諾蘭·阿博的顱骨中植入了一塊計算機晶片，大腦中植入了一個電極陣列。但作為 Neuralink 腦機介面 (BCI) 的首位使用者，阿博表示，如果不是記得自己做過手術，他不會知道硬體在那裡。“如果我失去了記憶，醒來後你告訴我我的大腦裡植入了一些東西，那我可能不會相信你，”這位 30 歲的亞利桑那州居民說道，自 2016 年的一次游泳事故以來，他的頸部以下就癱瘓了。“我對它沒有任何感覺——除非有人去實際按壓它，否則我無法察覺它的存在。”
Neuralink 晶片在物理上可能並不顯眼，但阿博表示，它對他的生活產生了巨大的影響，讓他能夠“重新與世界建立聯絡”。他於一月份接受了機器人手術，在 Neuralink 首次獲批的人體試驗中植入了 N1 植入物，也稱為“Link”。
BCI 已經存在了幾十年。但由於億萬富翁技術專家埃隆·馬斯克擁有 Neuralink 公司，該公司受到了格外關注。這項技術重新引起了公眾的興趣，這項技術可以顯著改善四肢癱瘓患者（如阿博）以及患有其他殘疾或神經退行性疾病的人們的生活。
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BCI 記錄大腦中的電活動，並將這些資料轉化為輸出動作，例如開啟和關閉機械手或點選電腦滑鼠。它們的設計、侵入程度和捕獲的資訊解析度各不相同。有些使用完全外部的腦電圖 (EEG) 陣列放置在受試者頭部上方來檢測神經元的電活動。另一些則使用放置在大腦表面的電極來跟蹤神經活動。還有皮層內裝置，它們使用直接植入腦組織的電極，儘可能接近目標神經元。Neuralink 的植入物屬於這一類。
卡內基梅隆大學的機械工程師和神經科學家道格拉斯·韋伯 (Douglas Weber) 表示，捕捉神經活動就像試圖記錄擠滿體育場的人群中兩個人的閒聊。為了聽到比人群喧囂更多的聲音，你需要靠近說話的人。“你離說話者越遠，對話就越混雜和混亂，”他解釋道。Neuralink 將電極穿入大腦中控制運動的運動皮層，將“感測器緊貼著正在交談的各個神經元放置”。
Neuralink 並非首家這樣做。一種名為猶他陣列的裝置——一種微小的矩形矽釘網格——是皮層內 BCI 的標準電極系統。它由猶他大學生物工程學教授理查德·諾曼 (Richard Normann) 在 20 世紀 90 年代開發；2004 年，馬修·內格爾 (Matthew Nagle) 成為第一個使用猶他陣列 BCI 透過意念控制游標的人。Neuralink 的設計借鑑了先前的微絲研究，也不是第一個用細而柔韌的細絲網路（沿其長度分佈著電極）取代剛性猶他陣列的設計。
然而，Neuralink 所做的是將多項進步濃縮到一個可植入的皮層內無線裝置中。“他們似乎將我所見過的所有最佳技術都融合在一起了，”匹茲堡大學生物醫學工程師和副教授詹妮弗·科林格 (Jennifer Collinger) 說道。
資料轉化為行動
Link 的圓形電子中心樞紐連線著 64 根超細絲，總共包含 1,024 個電極。這大約是猶他陣列電極數量的 10 倍（儘管多個猶他陣列已被植入到同一個人的大腦中）。Link 透過藍牙傳輸來自大腦的壓縮神經資料，並且針對使用者獨特神經模式調整的演算法將這些資料轉化為行動。
阿博表示，他在植入手術後一週內就能夠移動數字游標。他透過兩種方式做到這一點。一種是他所描述的“嘗試性運動”——或者只是用意志力讓癱瘓的肢體做它不再能做的事情。透過啟動他手部肌肉的運動（他說這仍然可以產生輕微的擺動）並進行用手使用滑鼠的心理動作，他可以毫不費力地在螢幕上移動游標。“這非常直觀，”阿博說道。
他還發現，看著游標並想象它要走的路徑，就能讓他在螢幕上導航。他稱之為“想象運動”。他兩種方法都用，通常結合使用。第一種方法在身體上更費力一些，而第二種方法則需要更多的精神集中。但這兩種方法都允許多工處理：阿博可以在操作電腦的同時交談或吃飯。
在植入植入物之前，如果阿博想使用電腦，他會透過語音命令或在觸控式螢幕上移動嘴棒來操作（這需要有人幫助他進入位置）。但有了 BCI，阿博表示他能夠做得更多——更快、更獨立、更舒適。布朗大學、馬薩諸塞州總醫院、哈佛醫學院和 VA 普羅維登斯醫療保健系統的神經重症監護醫師和神經科學家萊igh·霍赫伯格 (Leigh Hochberg) 表示，使用最好的 BCI“應該感覺像健全人自願運動一樣自然”。霍赫伯格進行了多項 BCI 人體試驗和研究，並與 Neuralink 和其他公司分享了他的研究成果。* 霍赫伯格表示，他有時會透過受試者對使用者體驗的描述程度來衡量裝置的工作效果。“如果我們的參與者無法準確告訴我們他們剛剛做了什麼，”他說，“我們就知道我們走對了路。”
Neuralink 聲稱，阿博在 BCI 游標控制方面打破了記錄，並達到了每秒八位元，這是一個結合了速度和準確性的衡量標準。（Neuralink 釋出了其游標控制基準，一個方形點選任務，如果您想將您的能力與阿博的能力進行比較。）阿博表示，他一次使用他的裝置數小時，用於瀏覽網頁、傳送簡訊、滾動社交媒體、導航應用程式，也許最重要的是——玩電子遊戲。線上國際象棋和世界建設策略遊戲《文明 VI》一直是他的最愛。
他說，該裝置有一個不可避免的缺點：它需要定期充電，這會中斷他的遊戲會話。為了給他的植入物充電，阿博戴上一頂帶有嵌入式無線充電器的帽子——這與許多研究環境中仍使用的插入式 BCI 相比是一個很大的變化。否則，他說，使用 Link 大部分時間都是無縫的——除了二月份它幾乎停止工作的時候。
執行緒回縮
手術後大約一個月，阿博植入物的功能大幅下降。起初他以為是軟體錯誤，但 Neuralink 團隊很快通知他是硬體問題。據阿博稱，Neuralink 對電極訊號的分析顯示，他 85% 的植入物執行緒“回縮”或移位。Neuralink 在 5 月 8 日的部落格文章中首次公開報告了這個問題，此時距離檢測到挫折已過去數月。（Neuralink 沒有回覆《大眾科學》關於執行緒回縮的問題。）
“這真的很難接受，”阿博說道。“我剛剛開始全身心投入其中。我已經達到了這個高點。一個月後，[感覺就像它] 就要崩潰了。”
韋伯指出，這種失望和焦慮的可能性是人體 BCI 研究中“最大的風險”之一。“想象一下第一次經歷脊髓損傷的壓力。現在想象一下不得不再次經歷這一切，”他說。
阿博表示，透過調整系統的演算法以響應仍在傳輸資料的電極，Neuralink 能夠恢復他植入物的大部分功能。此後，他在影片演示中展示了他的游標實力，並表示他已恢復到打破速度記錄的狀態。但一些修復需要創造性的解決方案。Neuralink 工程師建立了一個系統，阿博可以透過將游標懸停在螢幕上 0.3 秒而不是點選來進行選擇。“我們計劃回到我發起單次點選的狀態，”他說。但這尚未實現。
該公司也沒有釋出關於阿博體驗的正式科學報告。劍橋大學生物電子實驗室負責人、工程師喬治·馬利亞拉斯 (George Malliaras) 表示，這限制了目前對該技術的瞭解程度。馬利亞拉斯指出，尚不清楚執行緒回縮的原因或程度，它們的位置是否繼續移動，或者剩餘的執行緒是否已穩定。“我們必須等到論文發表並提供資料，”他說。
與此同時，美國食品和藥物管理局已批准 Neuralink 繼續進行臨床試驗，並在另一個人體內植入第二個裝置的計劃。正如《華爾街日報》首次報道的那樣，該公司將嘗試透過將 N1 的執行緒植入比阿博病例更深的位置（八毫米對三到五毫米）來解決回縮問題。“這是一個值得測試的策略，假設它不會改變安全性，”韋伯說道。“如果 FDA 認為不合適，他們就不會這樣做，所以這一定是他們協議中已經批准的內容。希望它能解決問題。”
然而，阿博並沒有因挫折而氣餒。在他看來，他所經歷的一切都有其目的：為了改進這項技術，造福他人。“這項研究的全部意義在於找出哪些有效，哪些無效，”他說。Neuralink 收集的每一條資訊都增加了資料池，這些資料池可能有一天能夠實現 BCI 研究人員最雄心勃勃的目標：恢復癱瘓肢體的運動或盲人的視力。“我儘量讓我的期望保持務實，”他說。但 BCI 領域的基礎似乎正在迅速變化。他很高興成為首批體驗者之一，並且他為下一個人能獲得更好的體驗而感到興奮。
*編者注（2024 年 6 月 7 日）：此句在釋出後經過編輯，以更好地闡明萊igh·霍赫伯格在腦機介面方面的工作與 Neuralink 和其他公司的關係。