埃隆·马斯克的秘密大脑科技公司首次推出一种复杂的神经植入物
1275字
2019-07-19 21:35
92阅读
火星译客

周二晚些时候,SpaceX和特斯拉(Tesla)富有魅力、行事古怪的首席执行官埃隆•马斯克(Elon Musk)在加州科学院(California Academy of Sciences)发表了一项重大声明。这一次,他不是在展示一种新的火箭或电动汽车,而是一种记录大脑中数千个神经元活动的系统。马斯克炫耀性地谈到最早在明年将这项技术植入人类大脑。

这项工作是Neuralink公司的产品,该公司成立于2016年,旨在开发高带宽、可植入的脑-机接口(BCI)。他说,最初的目标是让四肢瘫痪的人只需要用他们的思想就能控制电脑或智能手机。但马斯克的愿景远不止于此:他试图让人类与人工智能“融合”,赋予人类超人的智能——这一目标远比新技术开发的实际计划更为夸张。

马斯克在周二直播的活动上表示,从更实际的角度来看,“我们的目标是记录并刺激神经元(称为)峰值的信号”,其带宽比迄今为止所做的要大一个数量级,并确保它是安全的。

昨晚推出的系统与马斯克的科幻愿景相去甚远。但它仍然标志着令人印象深刻的技术发展。 该团队表示,它现在开发了具有大量“通道”的阵列 - 通过3,072个柔性电极 - 可以使用手术机器人(

其中一个版本在今年早些时候发布在bioRxiv上的预印纸中被描述为“缝纫机”)植入大脑的外层或皮层。 电极被封装在一个小型的可植入设备中,其中包含定制的集成电路,可以连接到大脑外部的USB端口(该团队希望最终使端口无线化)。Neuralink还打算让电极将信号写回大脑,以触觉或盲人视网膜视觉刺激的形式提供感官反馈。*该公司在一份公开的白皮书中报告了其在老鼠身上的神经界面的一些初步结果,目前正在加州大学戴维斯分校(University of California, Davis)对猴子进行实验。这些研究都没有经过同行评审。

哥伦比亚大学电气和生物医学工程教授Ken Shepard说:“在这个领域做更多的工作是很棒的,我认为他们给予了这种关注,这很棒。”他是国防高级研究计划署倡议的一部分。开发一种灵活的植入式无线芯片,利用大脑表面的电极记录多达一百万个神经元。 Shepard表示,Neuralink专注于对未来任何大脑-计算机接口技术都很重要的三个主题:电极的柔性材料,集成电路技术的电子设备小型化以及与外部设备的完全无线交互。 “他们在前两个方面取得了重大进展,”他说。但他补充说,现在的挑战是缩小集成电路和探头之间的电气连接,并在不显着增加设备尺寸的情况下整合更多电极。 “另一个重大挑战是监管,”他说,并指出在人体上使用这种规模的穿透电极将面临美国食品和药物管理局的重大障碍。

现有电极的一个大问题是,当大脑像呼吸和心跳一样运动时,它们会破坏血管系统。这种新设备的目的是通过使用一根小而坚硬的针来解决这个问题,它将柔韧的、基于聚合物的电极“线”(每根线的宽度只有人类头发的十分之一)插入大脑皮层,小心避免静脉或动脉进入大脑。

也许,用于BCI研究的神经记录的黄金标准是犹他阵列,它由一个由128个电极通道组成的刚性、邮票大小的网格组成。这个阵列已经成功地应用于许多BCIs,包括布朗大学的研究人员和他们的同事开发的BrainGate设备。但它也会引起组织反应,导致胶质细胞(大脑的支持细胞)组成的组织瘢痕化,这可能会干扰记录信号的质量或对脑细胞造成损害。另一个成功的设计是“神经像素”(Neuropixel),这是霍华德休斯医学研究所(Howard Hughes Medical Institute)的研究人员和他们的同事开发的一种探针,它由单个尖端或小腿上的近1,000个记录位点组成,可记录小鼠大脑中的500多个神经元。 开发这种高密度神经记录工具是奥巴马政府大脑计划的目标之一。

布朗大学(Brown University)教授、BrainGate团队的领导者之一利•霍克伯格(Leigh Hochberg)称,神经链接系统是“一种新颖而令人兴奋的”神经技术。“鉴于皮层脑-机接口的巨大的潜力可以为脊髓损伤、中风、肌萎缩性脊髓侧索硬化症、创伤性脑损伤或其他神经系统疾病或损伤的患者恢复神经功能。看到[该公司将如何]将[其]系统转化为最初的临床研究我感到很高兴,”Hochberg补充道,他也是马萨诸塞州综合医院和普罗维登斯VA医疗中心的神经病学家。

Neuralink声称其系统可以记录大约1,500或3,000个电极,具体取决于被测设备的版本。 该公司声称,由于其电极更薄更柔韧,因此不太可能造成组织损伤。 马斯克在活动上表示,采用侵入性BCI的原因——而不是检测大脑外的神经信号如脑电图——的原因是该公司希望记录来自各个神经元的信号。 他说:“我们看到,感知或思考的一切都是动作电位或峰值,” 马斯克指出,最终的目标是让所有人都可以使用Neuralink的设备,而不仅仅是患有严重神经系统疾病的人,并将其植入一种类似于LASIK眼科手术的微创手术中——尽管专家说这样的成就还有很长的路要走。

该团队昨晚表示,该公司希望明年开始首次人体试验。然而,这是一个非常雄心勃勃的目标,因为它仍然需要获得FDA的必要批准。

该领域的其他人很高兴能够从过去几年一直保密的公司获得透明度。 每个人都非常感谢伊隆对BCIs的支持,让这个领域变得清晰可见,”Paradromics公司的创始人兼首席执行官Matt Angle说道,Paradromics公司也正在开发高数据率的脑机接口 - 他也是DARPA项目的一部分。 Angle并没有对技术发展感到惊讶,并表示这些成就建立在Neuralink资深科学家Philip“Flip”Sabes和生物工程师Timothy Hanson之前的工作基础上,而他们都在旧金山加利福尼亚大学。他指出,这种基于聚合物的电极的挑战是,当人体处于恶劣条件下时,它们的寿命不如其他无机材料长。但他认为,Neuralink的微制造专家Vanessa Tolosa和她的团队在材料科学方面取得了一些令人印象深刻的进展。总的来说,安格尔说,“我看到公告中最重要的部分是[愿意]开放并与社区互动。”

*编者按(7月18日/19日):这句话是在发表后编辑的,以澄清视觉反馈将以皮层电刺激的形式出现,而不是视网膜。

关于作者(们)

塔尼娅·刘易斯

塔尼娅·刘易斯是《科学美国人》杂志健康和医学方面的副主编。

0 条评论
评论不能为空