中国科技界评论马斯克脑机接口秀:魔幻、科幻还是科学 补遗

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  昨日,DeepTech 发表《中国科技界评论马斯克脑机接口秀:魔幻、科幻还是科学》一文,邀请脑机接口领域的多位专家评价 Neuralink 的脑机接口发布会,限于篇幅,有些同样重要的分析并未放出,今天三个值得关注的问题,放出此篇补遗。

  小巧的芯片与机器人手术

  马斯克在发布会上强调,这次他们展示的芯片完全埋在脑内,外在完全看不出来,这也是产品设计上的考虑。

  “之前他们的想法是把电极放在耳朵旁边后面的部位、皮肤底下,有一些数据线连到开颅的小孔,电极和孔有一定的距离,电极的体积相对这次大一些。”

  北师大珠海校区认知神经工效研究中心的李征研究员介绍说,这次他们把它变成一个圆形的,在颅骨上开一个圆形的孔,植入电极以后就把电极放在原来颅骨上空的位置,代替了那一部分颅骨。这样做,好的一方面是简单化了,不过从另一方面看也可能是一个退步,因为开这么大一个孔是更高风险的手术。

  去年的发布会说,想要安装 Neuralink 的脑机接口系统,首先要在人的头骨上开 4 个直径为 8 毫米的小孔。这样的小孔在开颅手术应该算是最低创的,能很快出院、很安全。而现在他们要开一个直径 23 毫米的孔,可以说是要开一个小窗口,开这个窗口的过程会慢很多,“他们说一个小时的手术我觉得有点挑战性,除非他们有什么新的、我不知道的黑科技。”

  李征表示,“我自己做猕猴手术,开一个 15-20 毫米的释放窗口,整个过程是两三个小时,其中开窗口的过程是 45 分钟到一个小时,之前要刨开上面的组织。在猕猴身上做是如此,在人身上做的外科手术当然会更加讲究,每一层都要很小心地切开或者分开,保持它们相对的隔离,后面要小心翼翼地缝回去,这样才能很好地愈合。”

  

  图 | Neuralink 的手术机器人(来源:Neurlink 发布会)

  已有不止一位观察家表示,马斯克最了不起之处,就是把已有的技术结合起来,让它们协同发挥更大、更耀眼的效果。

  “缝纫机你可能听说过,达芬奇机器人你肯定也听说过。达芬奇机器人就能在葡萄皮上操作缝合技术的机器人,它把一个很精细的事情做得特别好。” 柔灵科技创始人孙瑜表示。

  孙瑜类比,“Neuralink 就是能把缝纫机用来缝电极,你可以认为它是创新,你也可以认为本来就有这些技术,只是他把这些东西给用起来了。如同苹果手机一样,这些技术都早已存在,只是乔布斯把这些东西给聚合在了一起。” 他介绍,去年发布会上 Neuralink 已经清楚表示,他们的缝合技术达到了微米级别。

  至于怎么看到马斯克发布的产品,李骁健博士(中国科学院深圳先进技术研究-深港脑科学创新研究院)有自己的视角,“要从医疗器械的角度上,你一听他说,你就觉得他讲的都是你关注的”,马斯克在发布会上提及了两种目前的医疗设备。“一个现在 FDA 批准的脑机接口使用的,那种硬质的犹它电极,另外一个DBS(深部脑刺激)那种电极,他现在做的东西就是取代那两种装置。”

  

  图 | 发布会上提及的犹它电极(来源:Neuralink 发布会)

  

  图 | 发布会上提及的 DBS (来源:Neuralink 发布会)

  材料的挑战

  脑机接口另外一个需要解决的问题是感染和炎症。这包括两个含义,第一个含义是电极感染到大脑皮层,使得大脑健康出现问题;另外一个含义是,电极放置手术之后让大脑出现炎症,电极上面就会包裹上一层疤痕细胞,这层疤痕细胞会影响信号采集的灵敏度。对于疾病的诊断效果就会大打折扣。

  孙瑜认为,目前做脑机接口,材料是一个没有办法克服的瓶颈。Neuralink 所用的柔性电极表面有一个高分子涂层,这在目前已经是做柔性电子最好的材料。

  但要让它在头皮里面放个 10 年,还是会有问题。而一套不被拆除的植入式医疗设备,在大脑里需要放置的最少时间是 10 年。“如果一种材料没有经过 10 年的验证,你怎么能说服 FDA,让他们同意你的电极植入到大脑里面,并且 10 年不取出来?这是一个困境。”

  李征提及发布会现场,Neuralink解释如何测试材料,“他们用一个目前领域里面比较先进的测试方法,在加温加压的很恶劣的环境里测试。一般来讲,这个要确认它能工作10年的话,真的是要等10年了。在特别恶劣的环境里面,可能一个小时等于一般环境的几天,这样可以加快这个速度,可以更早知道他们这个电机能这个材料能维持多久。他们也讲他们的绝缘材料是一个很关键的技术。”

  为什么用猪做实验?

  马斯克选择了用猪而不是猴子做试验。这让部分观察者产生疑惑,毕竟,作为灵长目动物的猴子与人更接近。

  “从科研角度,研究具体的神经活动及其对应的功能,用猴子做模型更好,因为猴子的大脑更接近于人脑。但是从技术应用和商业考量,用猪做模型更有优势。”密歇根大学医学院麻醉系黄梓芮博士介绍,原因大概有三点:

  一,猪的颅骨厚度、头皮厚度、大脑皮层的神经元尺寸都与人近似,可以很好地模拟人类临床手术(植入芯片)遇到的问题;

  二,相比猴子而言,猪本身成本低,饲养和医疗配套相对成熟,易训练(猪很容易满足,食物就是最好的奖赏);

  三,相比于猴子(或大型狗),用猪做前期实验较符合普通大众的心理接受度。毕竟猪是人类基本食物中的一种,而用猴子(或大型狗)做实验牵扯的伦理问题可能会比猪要多一些。

  “第一点在发布会有提到,后两点是我的推测。”

  李征也认为,Neuralink 或许存在动物权利方面的担心。美国加州那边动物保护活动者非常活跃,之前就有一些科学家的工作遭到抵制,甚至有动物保护活动者去他们家门前示威,逼他们放弃研究活动。“这次他们还让两名兽医谈他们对猪多好;马斯克在发布会上也说了很多次,猪活得很开心。”

  李征说,而且这次解码不过就是预测猪的腿部不同关节的活动位置,用猪做试验已经足以验证他们的脑接口,用不着猕猴这么相对复杂难养、更贵的动物来做试验。

  当然,对于发布会的理解,都建立在马斯克的确实现了他所展示的技术的基础上。

  清华大学医学院洪波教授此前曾表示:从展示会视频看,还不能确定现场的那只植入电极的小猪是否由这台手术机器人自动完成的。另一方面是植入器件的微型化和无线传输设计……不能确定的是,现场演示的小猪的脑内放电信号是否由这样的设备记录。

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