2024年 9月 17 日，馬斯克所擁有的腦機接口公司Neuralink 宣稱，他們用于恢復視力的實驗性植入裝置“Blindsight”，成功獲取了美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）突破性醫(yī)療器械的認證。

       你能夠想象失明患者再次“看清”世界的那一刻嗎？Neuralink 公司正在促使這個美夢變?yōu)楝F(xiàn)實。“Blindsight”的技術(shù)借助腦機接口（BCI），徑直將視覺的信息傳遞進大腦，令失明的人重新獲取對光影的覺察，在科技迅猛進步的當下，馬斯克的腦機接口技術(shù)猶如一顆閃耀的明星，點亮了盲人世界那些漆黑的角落，給他們賦予了超乎尋常的力量，重新塑造了希望和光明。視覺能力的缺失，對盲人來講，是生活里難以逾越的重大阻礙。然而腦機接口的誕生，帶來了本質(zhì)性的轉(zhuǎn)變。

       一、“Blindsight”-全新的治療方案

       簡單來講，“Blindsight”借助微型電極對大腦的視覺皮層予以直接刺激，視覺皮層乃是大腦里處理視覺信息的關(guān)鍵部位。常規(guī)的視覺恢復手段往往依賴于眼睛或者視神經(jīng)的正常運作，然而對于那些完全喪失這些器官功能的患者而言，此類方法毫無效果。而“Blindsight”這一開創(chuàng)性技術(shù)直接把外部信息轉(zhuǎn)變成大腦能夠識別的神經(jīng)信號，避開了眼睛和視神經(jīng)，再度激活與視覺相關(guān)的神經(jīng)通道，直接和大腦進行交流，為失明患者給予了一條全新的恢復路徑，使盲人的大腦能夠覺察和領(lǐng)會外界的視覺信息。

       設(shè)想一下，盲人能夠經(jīng)由腦機接口“見到”周邊的環(huán)境，辨識物體的形狀、尺寸和位置，判別走過的是熟悉的街道還是陌生的地方。他們能夠獨自地行進，不再依賴他人的引領(lǐng)與協(xié)助。能夠閱讀書籍，觀賞藝術(shù)作品，用“眼睛”去領(lǐng)略這個多彩的世界的吸引力。腦機接口不但賦予了盲人行動方面的自由與獨立，更是在心靈層面賜予了他們極大的安撫和激勵。長期處于黑暗之中的他們，重新獲取了與世界交流和互動的本領(lǐng)，不再感覺孤立無依。這種由沉淪到崛起的變化，讓他們重新?lián)碛凶孕?，擁有勇氣去追逐自身的夢想，達成自我價值。

       當前，該技術(shù)所提供的視覺較為模糊，近似早期的黑白電視圖像，不過未來的期許是提升至高清視覺，乃至超越正常人的視覺。這項技術(shù)被 FDA 稱作“突破性設(shè)備”，但是要達成這一目標，依舊面臨許多挑戰(zhàn)，例如怎樣提高圖像的分辨率、確保設(shè)備在大腦中的長期安全性，以及處置數(shù)據(jù)隱私等問題。

       二、回溯Neuralink的研究進程

       2016年，埃隆·馬斯克（Elon Musk）創(chuàng)立了Neuralink，研究對象為腦機接口技術(shù)。腦機接口是將極小的電極植入大腦，利用電流讓電腦和腦細胞“互動”，實現(xiàn)“人腦與機器交互”。

       2019年，Neuralink首次宣布在猴子（Pager）身上測試其設(shè)備；然而美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）以安全風險為由拒絕了Neuralink的人體試驗申請。

       2020年，Neuralink公布了硬幣大小、電池供電的N1芯片植入計劃；他們展示了一頭植入其設(shè)備的豬，并對設(shè)備進行了一些設(shè)計更改。

       2021年4月，Neuralink演示了一只植入設(shè)備的猴子玩“乒乓”游戲的視頻。

       2023年5月，F(xiàn)DA批準Neuralink設(shè)備進行人體試驗，該公司啟動首 個人體臨床研究。

       2023年9月19日，Neuralink公告稱，開始首次人體臨床試驗的招募，招募的對象為因頸脊髓損傷或肌萎縮側(cè)索硬化癥（ALS，也稱為“漸凍癥”）而四肢癱瘓的人。

       2024年 1月 30 日，馬斯克公布了首例人類成功實施腦機芯片植入手術(shù)的消息，而患者的恢復情況堪稱良好。腦機接口具備極其重大的意義，其能夠幫助那些無法自主運動的人重新獲得行動能力，同時也能夠達成超越自身生理機能的作用。首位參與的人員叫諾蘭·阿博（Noland Arbaugh）。諾蘭在2016年的一次游泳意外中受傷，致使四肢癱瘓，其生活由此發(fā)生了轉(zhuǎn)變。借助 Link ，手術(shù)后的諾蘭很快就能夠憑借意念控制鼠標光標，能夠瀏覽互聯(lián)網(wǎng)、觀看直播、與朋友一同玩在線電腦游戲等等，并且所有這些均可在躺著的狀態(tài)下完成。在手術(shù)之前，諾蘭若想使用電腦就得依靠“口桿（mouth stick）”這樣的輔助器具，這種器具需要護理人員予以安裝，并且諾蘭只能站著用嘴來操作，不但影響正常說話，時間久了還會引發(fā)肌肉疲勞、壓瘡之類的不適狀況。

       在首次研究會議中，諾蘭就打破了人類腦機接口光標控制的世界紀錄，達到4.6BPS，隨后更是達到了8.0BPS。BPS又叫每秒比特數(shù)，是光標控制速度和準確性的標準度量。BPS越高，表示光標控制越好。不過，諾蘭在使用Link一個月后遇到了植入物功能大幅下降的問題，原因是85%的電極線縮回或移位。盡管通過調(diào)整算法恢復了部分功能，但這表明該項技術(shù)仍需進一步研究和改進。諾蘭接受的是Neuralink的N1植入物，也稱為“鏈接”（the Link）。該設(shè)備有1024個電極，分布在64根導線上。為了將這些柔軟的導線順利插入受試者的大腦，Neuralink還開發(fā)了一種手術(shù)機器人。

       2024 年7月， Neuralink公司成功地把第二枚腦機接口芯片植入到了一位人類患者體內(nèi)，同時宣稱移植手術(shù)十分順遂。Neuralink的第二位參與者叫Alex ，其在術(shù)后的次日便辦理了出院，且康復流程也頗為順利。在脊髓受傷以前，他是一名汽車技術(shù)員，主要從事各類車輛以及大型機械的修理工作?？紤]到諾蘭的實際狀況，為了減少電極線日后回縮的概率，Neuralink施行了一系列舉措，涵蓋了降低手術(shù)期間腦部的運動幅度以及縮小植入物跟大腦表面的間隔等。

       依照8月所公布的最新動態(tài)，自 Link與電腦連接的瞬間開始，還不到 5分鐘，Alex就能夠憑借意念來操控光標移動；在短短數(shù)個小時當中，他于 Webgrid任務（一款用于測試計算機控制精準度的游戲）里呈現(xiàn)出來的速度與準確度，已然超越了過往運用其他輔助技術(shù)所能達到的最優(yōu)水平。就在第一天，他就打破了先前運用非Neuralink 設(shè)備腦機接口進行光標控制的世界記錄。

       另外，當下 Alex還開發(fā)了兩項新的技能，自身能力獲得了拓展。首先，熱衷于制作的他在 Link 的協(xié)助下，初次試著運用計算機輔助設(shè)計（ CAD）軟件 Fusion360，給他的 Link充電器設(shè)計出了一個定制支架，并且通過3D 打印技術(shù)使之成為現(xiàn)實。其次，在玩《反恐精英2》（CS2）這類射擊游戲的時候，他可以做到同時進行移動和瞄準操作。脊髓受傷以后，他玩射擊游戲需要依靠一種被稱作 Quadstik 的設(shè)備。這是一種“嘴控”操作的設(shè)備，上面裝設(shè)著吸氣式壓力傳感器、用于點擊的唇位傳感器，然而該設(shè)備存在的問題是僅有一個操縱桿，不支持玩家同時進行移動和瞄準，例如從移動變換到瞄準時，需要先松開操縱桿、接著吹吸另外一根管子，這嚴重影響了游戲體驗感。有了 Link以后， Alex能夠?qū)?Link與 Quadstick聯(lián)合使用，實現(xiàn)同時移動和瞄準，從而獲得更順暢、更直觀的游戲體驗。

       Neuralink 公司稱，他們會持續(xù)和 Alex 合作，對他的技能范圍加以探尋和拓展，期望達成更多的可能性。

       2024年9月17日，腦機接口公司Neuralink宣布，公司已獲得美國食品藥品監(jiān)督管理局（FDA）對“盲視”（Blindsight）項目的突破性醫(yī)療器械認證。

       三、振奮人心：腦機接口手術(shù)讓難以發(fā)聲的“漸凍癥”患者重新說話?

       除了憑借大腦皮層活動來操控鼠標，腦機接口還能夠?qū)⒋竽X中想要表述的句子轉(zhuǎn)變成語音，替那些無法發(fā)聲的患者進行表達。凱西·哈勒爾（Casey Harrell）在 40歲之際呈現(xiàn)出肌萎縮側(cè)索硬化癥（amyotrophic lateralsclerosis, ALS）的癥狀，在后續(xù)的 5年時間里，他慢慢四肢癱瘓，并且出現(xiàn)了極為嚴重的構(gòu)音障礙，說話時音量微弱、發(fā)音含糊不清。大名鼎鼎的物理學家史蒂芬·霍金也曾患上這種疾病，其又被稱作“漸凍癥”。

       通常情況下，旁人難以聽懂哈勒爾所講的內(nèi)容，與他最為熟悉的人平均每分鐘能夠理解6.8個詞，而他運用頭部控制的鼠標每分鐘能輸入 6.3 個詞。他認為喪失與人交流的能力極為痛苦，特別是在和他女兒交流的時候。2023 年7 月，哈勒爾于臨床試驗 BrainGate2當中接受了腦機接口手術(shù)。醫(yī)生將他的頭骨開啟5x5厘米，把4 個微電極陣列植入大腦皮層 1.5 毫米處。每個微電極陣列的規(guī)格為3.2x3.2毫米，整齊排列著 64 個電極，植入的位置處于大腦的左側(cè)中央前回，這是術(shù)前醫(yī)生借助 MRI 所識別出的他控制發(fā)音的區(qū)域。手術(shù)歷經(jīng)了5 個小時，哈勒爾在術(shù)后第3 天便出院了。

       a：4個微電極陣列（以黑色方塊表示）植入位置示意圖；b：腦機接口工作圖。256個電極從中央前回檢測大腦皮層神經(jīng)活動，沒有麥克風采集聲音。當哈勒爾嘗試說話時，機器學習技術(shù)每80毫秒將神經(jīng)活動解碼為一個英語基本音節(jié)，通過一系列語言模型，音節(jié)被組合成單詞，顯示在屏幕上，單詞再組成句子。句子結(jié)束時，文本轉(zhuǎn)語音軟件讀出句子，盡力還原他患病前的聲音。丨參考文獻[5]

       術(shù)后初次運用腦機接口之際，哈勒爾首先進行了長達30 分鐘的校準操作，期間通過復述涵蓋50個詞匯的特定句子來完成。隨后，他試著運用這些詞匯自由地組織句子，腦機接口會讀取大腦向肌肉傳遞的指令，并將其轉(zhuǎn)化為單詞顯示在屏幕上且讀出來，單詞的識別準確率高達 99.6%。當?shù)诙问褂脮r，詞匯庫拓展至 125000 個單詞，經(jīng)過 1.4 個小時的訓練，準確率為 90.2%。經(jīng)過更深入的校準之后，腦機接口在術(shù)后的8.4個月當中，單詞識別準確率維持在97.5%的水平，速度是每分鐘31.6 個單詞，大致為正常人說話速度的一半。這極大地超出了哈勒爾通過發(fā)音說話或者使用頭控鼠標來進行溝通的效率，其準確率也高于普通人使用手機語音識別單詞時的情況（準確率約為95%）。他每日通過腦機接口與家人交流、參與工作會議、發(fā)送郵件以及上網(wǎng)，他的家人和朋友認為系統(tǒng)所發(fā)出的聲音跟他本人特別相似。

       在以往的研究里，腦機接口需要在大約半個月左右的時間中，歷經(jīng)將近20小時的校準，才能夠達成74.5%～76.2%的單詞識別準確率，而且還需要頻繁地重新校準。此項研究把微電極的數(shù)量增加了一倍，同時改進了語言模型，令哈勒爾迅速且精準地恢復了溝通的能力，展現(xiàn)出腦機接口將大腦活動精準解碼成語言的潛能。

       之后，進一步研究將繼續(xù)嘗試提高腦機接口識別單詞的準確率，并擴大適用疾病的范圍，如納入更常見的卒中，幫助人們重返生活和社會。

       四、未來展望

       “Blindsight”彰顯出了多學科協(xié)作所具備的強勁力量。這一技術(shù)不但仰仗著神經(jīng)科學針對大腦的深刻認知，還得依靠計算機科學予以的數(shù)據(jù)處理輔佐，以及工程學負責的設(shè)備設(shè)計。著眼于未來，眼科必然不會再是單一學科獨挑大梁的范疇，而會是多學科攜手共同促成的產(chǎn)物。眼科學將在這類具有突破性的技術(shù)助力下持續(xù)進步，從只是對視覺器官進行修復的學科，朝著更為寬泛的神經(jīng)科學和人機交互的領(lǐng)域拓展，給全球失明的病患送去嶄新的治療曙光，并且，還能夠依據(jù)需求，助力人類視覺發(fā)展成為現(xiàn)實。

       該公司的首 款產(chǎn)品被稱作“心靈感應”，“盲視”乃是 Neuralink 的第二款產(chǎn)品，據(jù)相關(guān)介紹所言，“盲視”項目旨在助力盲人恢復視力、重見光明。被賜予“突破性認證”的醫(yī)療設(shè)備能夠更早地獲取FDA 的支持，由此加快其研發(fā)以及市場審批的進程。這類設(shè)備普遍能夠?qū)ξ＜吧牟“Y展開治療或者診斷。“從長遠來考量，我們同樣存在修復受損或者斷開神經(jīng)元之間縫隙的可能性，跨越大腦運動皮層與脊柱之間的間隔，使人們能夠再次運用自己的身體。”馬斯克表示。在近期由馬斯克和 Neuralink高管們展開的一場視頻直播當中，馬斯克指出，Neuralink 的終 極追求是令大腦和計算機實現(xiàn)高度銜接，在“人類智能和數(shù)字智能”之間構(gòu)建起共生的關(guān)系，以降低AI 的文明風險。

       Neuralink 將要推出兩類產(chǎn)品，第一種產(chǎn)品為 Telepathy，能夠助力神經(jīng)元受損之人重新恢復身體機能；第二種是大腦護理的設(shè)備，類似于帶有微小電極的 AppleWatch，將電極植入大腦之后能夠改寫電信號，幫助人們更良好地運用大腦。在馬斯克的暢想中，未來用戶能夠憑借 Neuralink 的設(shè)備，憑借意念對特斯拉的人形機器人 Optimus 實施控制。

       馬斯克說道，“即便有人喪失了語言方面的能力，他們依舊能夠與 Optimus 交流。他們能夠通過藍牙和 Optimus進行心靈層面的感應，他們依然能夠操控 Optimus、電腦或者手機。”

       參考文獻：

       1.https://neuralink.com/blog/prime-study-progress-update/

       2.https://neuralink.com/blog/prime-study-progress-update-user-experience/

       3.https://www.scientificamerican.com/article/neuralinks-first-user-describes-life-with-elon-musks-brain-chip/

       4.https://neuralink.com/blog/prime-study-progress-update-second-participant/

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       7.https://twitter.com/elonmusk/status/1752202239744102646

       8.https://twitter.com/elonmusk/status/1770817187285995939

       9.Ione Fine et al, A virtual patient simulation modeling the neural and perceptual effects of human visual cortical stimulation, from pulse trains to percepts, Scientific Reports (2024). DOI: 10.1038/s41598-024-65337-1

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