埃隆·馬斯克旗下神秘腦科技公司釋出精密神經植入裝置

週二晚些時候，SpaceX和特斯拉公司魅力非凡且古怪的執行長埃隆·馬斯克在加州科學院登臺，宣佈一項重大訊息。這一次，他釋出的不是新的火箭或電動汽車，而是一個用於記錄大腦中數千個神經元活動的系統。馬斯克以其典型的自信，談到最早明年將這項技術應用於人腦。

這項工作是Neuralink公司的成果，該公司是馬斯克於2016年創立的，旨在開發高頻寬、可植入的腦機介面（BCI）。他說，最初的目標是使四肢癱瘓的人僅用思想就能控制電腦或智慧手機。但馬斯克的願景遠不止於此：他試圖讓人類與人工智慧“融合”，賦予人類超人的智慧——這個目標更多的是炒作，而不是實際的新技術開發計劃。

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更實際地說，“目標是以比迄今為止更高的頻寬數量級來記錄和刺激神經元中的[稱為]尖峰的訊號，並使其安全，”馬斯克在週二的活動中說道，該活動進行了直播。

昨晚釋出的系統遠未達到馬斯克的科幻願景。但它仍然標誌著一項令人印象深刻的技術發展。該團隊表示，他們現在已經開發出具有大量“通道”的陣列——多達3072個柔性電極——可以使用手術機器人（其一個版本在今年早些時候釋出在bioRxiv上的預印本論文中被描述為“縫紉機”）植入大腦外層或皮層中。這些電極封裝在一個小型可植入裝置中，該裝置包含定製的積體電路，並連線到大腦外部的USB埠（該團隊希望最終實現埠的無線化）。Neuralink還計劃讓電極將訊號寫回大腦，以觸覺形式或盲人視網膜的視覺刺激形式提供感覺反饋。*該公司在其公開的白皮書中報告了其在老鼠身上的神經介面的一些初步結果，目前正在加州大學戴維斯分校進行猴子實驗。所有這些研究都尚未經過同行評審。

哥倫比亞大學電氣與生物醫學工程學教授肯·謝潑德說：“在這個領域做更多的工作很棒，我認為他們給予這種關注非常棒。”謝潑德參與了國防高階研究計劃局（DARPA）的倡議，旨在開發一種柔性、可植入的無線晶片，該晶片使用大腦表面的電極記錄多達一百萬個神經元。謝潑德說，Neuralink專注於三個主題，這些主題對於任何未來的腦機介面技術都將非常重要：電極的柔性材料、使用積體電路技術實現電子元件的小型化以及與外部裝置的完全無線互動。“他們在前兩個方面取得了重大進展，”他說。但他補充說，挑戰將在於縮小積體電路和探針之間的電氣連線，並在不顯著增加裝置尺寸的情況下整合更多電極。“另一個巨大的挑戰是監管，”他說，並指出在美國食品和藥物管理局（FDA）看來，在這種規模的人體穿透電極的使用將面臨重大障礙。

現有電極的一個大問題是，當大腦隨著每次呼吸和心跳而移動時，它們會損傷血管系統。新裝置旨在透過使用小型但剛性的針頭來解決這個問題，該針頭將柔性的、基於聚合物的電極“線”（每根線的寬度只有人類頭髮的十分之一）插入皮層，並注意避開途中的靜脈或動脈。

腦機介面研究中神經記錄的黃金標準可能是猶他陣列，它由一個剛性的、多達128個電極通道的網格組成。該陣列已成功應用於許多腦機介面，包括布朗大學研究人員及其同事開發的BrainGate裝置。但它也會引起組織反應，可能導致由神經膠質細胞（大腦的支援細胞）組成的組織結疤，這可能會干擾記錄訊號的質量或損害腦細胞。另一個成功的設計是Neuropixel，這是一種由霍華德·休斯醫學研究所的研究人員及其同事開發的探針，它在一個尖端或軸上包含近1000個記錄位點，可以記錄小鼠大腦中500多個神經元的活動。開發用於這種高密度神經記錄的工具是奧巴馬政府的“大腦研究計劃”（BRAIN Initiative）的目標之一。

布朗大學教授、BrainGate團隊的領導者之一利·霍赫伯格稱Neuralink系統為“一種新穎而令人興奮的”神經技術。“鑑於皮層內腦機介面在恢復脊髓損傷、中風、[肌萎縮側索硬化症]、創傷性腦損傷或其他神經系統疾病或損傷患者的神經功能方面具有巨大的潛力，我很高興看到[該公司]將如何將其系統轉化為初步臨床研究，”同樣也是馬薩諸塞州總醫院和普羅維登斯退伍軍人事務醫療中心的神經科醫生的霍赫伯格補充道。

Neuralink聲稱其系統可以記錄約1500或3000個電極的訊號，具體取決於正在測試的裝置版本。該公司聲稱，由於其電極更薄更柔韌，因此不太可能引起組織損傷。在活動中，馬斯克表示，選擇侵入式腦機介面（而不是檢測大腦外部神經訊號的腦機介面，例如腦電圖）的原因是該公司希望記錄來自單個神經元的訊號。“我們看到、感知或思考的一切都是動作電位或尖峰，”他說。馬斯克指出，最終目標是讓Neuralink的裝置能夠為所有人使用，而不僅僅是那些患有嚴重神經系統疾病的人，並以類似於LASIK眼科手術的微創手術將其植入——儘管專家表示，實現這一目標還有很長的路要走。

該團隊昨晚表示，該公司希望明年開始首次人體試驗。然而，鑑於它仍然需要獲得FDA的必要批准，這是一個極其雄心勃勃的目標。

該領域的其他人對這家在過去幾年一直籠罩在神秘面紗中的公司能夠展現出一些透明度感到欣慰。“每個人都很感激埃隆將他的力量投入到腦機介面領域，並提高了該領域的知名度，”Paradromics公司的創始人兼執行長馬特·安格爾說，該公司也在開發高資料速率腦機介面，他也是DARPA專案的成員。安格爾對技術發展並不感到驚訝，他說這些成就建立在Neuralink高階科學家菲利普·“弗利普”·薩貝斯和生物工程師蒂莫西·漢森在他們都在加州大學舊金山分校工作期間的早期工作之上。他指出，這種基於聚合物的電極的挑戰在於，當暴露於人體惡劣條件下時，它們的壽命不如其他無機材料。但他認為，Neuralink的微製造專家凡妮莎·託洛薩和她的團隊在材料科學方面取得了一些令人印象深刻的進展。總的來說，安格爾說，“我看到公告中最重要的一部分是[願意]開放並與社群互動。”

*編者注（7/18/19）：這句話在釋出後經過編輯，以澄清視覺反饋將以皮層電刺激的形式出現，而不是視網膜。