30岁的Noland Arbaugh颅内嵌有一块计算机芯片,大脑中植入了电极阵列。但作为Neuralink脑机接口的首位使用者,他说如果不记得自己做过手术,他根本不会察觉到硬件的存在。自2016年一次游泳事故后,Arbaugh的颈部以下便瘫痪了。“我对它没有任何感觉——除非有人真的去按压它,否则我无法知道它的存在,”他说。
Neuralink的芯片在物理上或许不显眼,但Arbaugh说它对自己的生活产生了巨大影响,让他能够“重新与世界连接”。他于一月份接受了机器人手术,在Neuralink首个获批的人体试验中植入了N1植入物(也称为“Link”)。
脑机接口的工作原理与Neuralink的创新
脑机接口已经存在了几十年。它们记录大脑中的电活动,并将这些数据转化为输出动作,如开合机械手或点击计算机鼠标。皮层内设备(将电极直接植入脑组织以尽可能接近目标神经元)是其中一类,Neuralink的植入物便属此类。
捕捉神经活动就像试图记录拥挤体育场中两个人之间的闲聊。为了听到任何超过人群喧嚣的声音,你需要靠近说话者。Neuralink将电极穿入大脑控制运动的运动皮层,将“传感器紧邻正在‘交谈’的单个神经元”。
Neuralink所做的,是将多项进步浓缩到一个可植入、皮层内、无线的单一设备中。Link的圆形电子中心连接着64根超细丝,共包含1024个电极。Link通过蓝牙从大脑传输压缩的神经数据,一个根据用户独特神经模式调整的算法将这些数据转化为动作。
使用体验:直觉、高效且能多任务处理
Arbaugh说,他在植入手术后一周内就能移动数字光标。他通过两种方式做到这一点:一种是“尝试移动”(或简单地意愿让瘫痪的肢体做它不再能做的事情),另一种是“想象移动”(看着光标并想象它要走的路径)。两者都能让他毫不费力地在屏幕上移动光标,并且可以同时进行多任务处理——在操作电脑的同时说话或吃饭。
在植入之前,Arbaugh使用电脑需要通过语音命令或用嘴咬住一根棒子在触摸屏上移动。而现在,他说自己能够做得更多——更快、更独立、更舒适。Neuralink声称Arbaugh打破了脑机接口光标控制的记录,达到了每秒8比特的速度(结合了速度和准确性)。Arbaugh说他一次使用设备数小时来浏览网页、发送短信、滚动社交媒体、导航应用程序,以及——也许最重要的——玩电子游戏。
挑战与挫折:电极丝的回缩
然而,该设备有一个不可避免的缺点:需要定期充电。另外,在手术约一个月后,Arbaugh的植入物失去了大部分功能。Neuralink对他的电极信号分析显示,他植入物中85%的电极丝已经“回缩”,即移出了位置。
Weber指出,这种失望和焦虑的可能性是人类脑机接口研究中“最大的风险”之一。“想象一下第一次经历脊髓损伤的压力。再想象一下必须再次经历那种痛苦,”他说。
通过调整系统的算法来响应仍在传输数据的电极,Neuralink得以恢复其植入物的大部分功能。但一些修复需要创造性的解决方案,例如通过将光标悬停0.3秒来代替点击。
未来展望:为他人改进技术
与此同时,美国食品药品监督管理局已批准Neuralink继续进行临床试验,并为第二个人植入设备。该公司将尝试通过将N1的电极丝植入得更深来解决回缩问题。
然而,Arbaugh并没有因为这次挫折而气馁。在他看来,他所经历的一切都有一个目的:为他人改进这项技术。他说:“这项研究的全部目的就是找出什么可行,什么不可行。”Neuralink收集的每一点信息都增加了数据池,有朝一日可能实现脑机接口研究人员一些最雄心勃勃的目标:恢复瘫痪肢体的运动或盲人的视力。