心電感應即將成真(2/2)

心電感應即將成真(2/2)
撰文／Hayley Bennett｜譯者／甘錫安
轉載自《BBC知識》2018年8月第84期

世界各地實驗室都在打造能以意念控制的機器介面，不僅能造福肢體癱瘓者、讓我們不用說話就能下指令，未來甚至能透過電子裝置治療疾病⋯⋯然而還要多久人腦才有機會升級？

(續前文)

侵入大腦

另一種方式是直接把電極植入大腦，2004年Matthew Nagle就採用這種方法。目前為止，植入式腦機介面的試驗對象多為癱瘓患者，因為對他們而言，值得以手術與風險來換取身體功能的改善。奈格爾曾經利用試驗機會，讓一名癱瘓患者與電腦連結；這名患者透過學習，能以意念控制電腦螢幕上的游標、遙控電視以及發送電子郵件。

去年，研究人員使用新版本的植入式「大腦之門」（Braingate）介面，讓三名癱瘓患者以大腦控制打字，每分鐘可打出八個單字。可惜的是，目前這套最先進的系統必須植入大約100個電極，還必須讓一大束電線侵入腦部；儘管很像《駭客任務》電影裡的場景，然而可能導致感染。在德國弗萊堡大學開發醫療用腦機介面的Thomas Stieglitz說，「感染是一大問題，並且從頭皮穿出的接頭不甚美觀。如果再擴充到全大腦介面（同為Neuralink產品），需要植入數百萬甚至數十億個電極，更別提這些電極目前無法無線運作。」

Stieglitz團隊正在開發可抑制癲癇發作作的腦部植體，如果成功，未來就有機會能更廣泛使用腦機介面。他說，「我們的夢想是植體中有個程式會說：好，六秒鐘後癲癇可能會發作，我應該刺激腦的這個部份來防止發作。」Stieglitz表示已經有款植入式裝置取得醫療產品許可，是神經步調（NeuroPace）公司的神經刺激裝置。弗萊堡大學成立的神經迴環（Neuroloop）公司也在開發一款血壓植體，可刺激迷走神經中傳送血壓資訊給大腦的纖維，讓大腦知道現在血壓太高，觸發體內的感壓反射（baroreflex），使心肌和血管出現變化，從而快速降低血壓。

然而Stieglitz陷入研究人員初期製作植體時遇到的工程問題，不論是想治療癲癇或透過思想跟朋友對話，都必須先解決這項困難。他說，「這個挑戰是設計出能跟人體互動一輩子的系統。」意思是我們必須想辦法以無線方式供電給頭顱內的系統，不需要拿出來充電，並且確保它跟神經互動時不會造成傷害，或在人體充滿水的環境中不會鏽蝕。史蒂格利茲表示，後者或許可以用和神經組織同樣柔軟的「軟性植體」來解決，但外科醫師執行手術時，將會像在「植入水母」。

植入式裝置除了實用問題，還必須處理道德問題。DARPA認為在健康士兵身上測試的手術成本太大、風險太高，Valeriani則認為最好投資在確定可行且不需手術的介面，這類介面成本也較低。不過Valeriani承認，只在頭顱外安裝電極，提供的細節完全不足以因應全腦介面的需求，只能讓神經科學家概略了解腦部各區有何反應。必須深入大腦才能取得單一神經元的精確讀數，然而除了動刀，沒有別的方法了嗎？

望（神經）塵莫及

加州大學柏克萊分校研究團隊把這個「神經塵粒」植入大鼠的某條神經。（圖片來源：Neuroloop）

五年前，美國加州大學柏克萊分校研究團隊首先發表「神經塵」；如今，兩位發明人Jose Carmena和Michel Maharbiz成立了伊歐塔生物科技公司（Iota Biosciences），開發微型神經植體，只需簡單的體外程序就能完成裝置。卡米納說明，「裝置方法就跟穿耳洞或刺青一樣。」

他們使用大小和沙粒相仿的植體，成功記錄並刺激大鼠的神經。預測未來可在人體植入多個神經塵粒，透過監測裝置記錄健康狀況，甚至只要調整適當神經，就能治療從心臟病到氣喘等各種疾病。這樣的神經塵粒既沒有線路也沒有電池，更不需要接頭，解決了必須持續供電的問題。

DARPA開發出這種極小的裝置，可植入血管，記錄大腦活動。（圖片來源：University of Melbourne）

但該怎麼在不鋸開頭骨的情況下把植體放進大腦？有個方法是等這類裝置縮小，就可把塵粒「注射」至脊髓液。DARPA曾為軍用裝置提出類似方案，以「服用、注射或吸入等方式」把奈米裝置送到大腦。

Maharbiz質疑，這麼小的植體是否有實際效用？事實上，兩位Iota創辦人認為這類裝置不用進入中樞神經系統，就能達成「顛覆想像」的成果。他們發明的塵粒可透過四肢和器官的神經分支到達大腦，方法和NeuroPace血壓置入相仿。Maharbiz說，「我們認為神經系統中還有其他地方可以裝置這類連接埠，儘管這樣無法提供像在大腦皮質中安裝1000條通道那麼大的頻寬，但能做的事已經多得令人驚訝。例如刺激周邊神經，加強認知能力等等。」

對於不希望頭骨挨刀的人而言，神經塵似乎是最佳解決方案，但我們能用它來打造馬斯克的夢想機器，或設計出以數百萬個電子塵點構成的全腦介面嗎？

有趣的是，Iota團隊最初那篇神經塵論文的共同作者徐東津（Dongjin Seo），目前正與Neuralink合作。儘管馬斯克對自己的新計畫諱莫如深，但Carmena和Maharbiz認識其中幾位成員，據說他們打造次世代植入式大腦介面的概念「完全沒有誇大」。Carmena表示，姑且不論馬斯克的其他野心，最先受惠的人將是某些特定疾病患者，「事實上他們會製作一直以來都相當需要的臨床裝置。就用途而言，醫療領域會先使用一段時間，我沒辦法斷定多久，但一定會花一些時間。」

我們現在只能靜觀其變。但如果說有人將顛覆腦機介面的世界，應該非馬斯克莫屬！(完)

(本文由教育部補助「AI報報─AI科普推廣計畫」取得網路轉載授權)