新智元報道
編輯：編輯部
【新智元導讀】剛剛，馬斯克宣佈，首個植入Neuralink大腦晶片的人類已經完全康復，患者僅用意念，就可以控制滑鼠。Neuralink開創的腦機介面時代，終於來了！馬斯克離自己的星辰大海，又近了一步。
就在剛剛，馬斯克宣佈，第一個植入Neuralink的人類患者，已經可以透過思考移動計算機滑鼠了！
「進展良好，患者似乎已經完全康復，沒有我們所知道的不良影響。患者只需動動腦子，即可在螢幕上移動滑鼠。」
此前釋出的演示
這個訊息太炸裂了。從今天起，人類正式進入Neuralink腦機介面時代！
人類距離這樣的世界，還有幾年？
網友們紛紛高呼：「我們彷彿生活在科幻電影中，生活在馬斯克的時代，是多麼幸運！」
「他已經創造了歷史。」
「相比之下，Vision Pro就顯得弱爆了。」
世界上首個接入Neuralink腦機介面的人類
這個訊息，是馬斯克在社交媒體平臺X的Spaces活動中透露的。
昨晚的活動中，有人向馬斯克提問了Neuralink首位人類患者的進展。他的回答，讓現場一片驚呼——
今年1月，Neuralink將大腦晶片植入物，植入了第一位人類患者體內。
此前馬斯克在X上宣佈，人類第一例Neuralink植入手術已經完成，患者恢復良好。神經元脈衝監測初期結果顯示，Neuralink的技術將非常有前景
一個月後，患者已經完全康復，並且展現出了Neuralink所期待的神經效應。
下一個挑戰，就是讓患者向各個方向移動滑鼠，按住按鈕。
馬斯克表示，目前他們期待的進步是，讓患者透過思考按下儘可能多的按鈕。
當然，Neuralink的宗旨是治療疾病，並不是首先給普通人用的。
馬斯克在1月份表示，第一批被植入Neuralink晶片的人，是「失去肢體使用能力」的人，這樣，透過植入的晶片，他們就能僅憑意念來控制手機或電腦。
Neuralink的目標，就是讓霍金擁有比快速打字員更快的溝通速度。
馬斯克等待Neuralink植入人體的這一天，真的太久了。
早在2016年，馬斯克就創辦了Neuralink。然而到了2023年5月，才正式獲得人體試驗的資格。
此前，FDA曾多次拒絕Neuralink的人體試驗，因為擔心晶片可能會過熱，對人腦造成損傷。
此前，腦機介面僅在猴子、豬等動物身上植入，如今，終於接到人腦了。
可以與AI對話的超級人類，真的要來了嗎？
已經有癱瘓的人，靠腦機介面康復
當然，除了用意見控制電子裝置外，Neuralink還有一個偉大目標，就是治療疾病，比如癱瘓的人、漸凍症患者，或帕金森症患者。
這項技術已經被證實是可行的。
12年前，這名叫Gert-Jan Oksam的男子遭遇了一場車禍，由於脊髓損傷，他再也無法移動雙腿。
如今，他已經可以獨自行走100米。
這是因為，他的背部和大腦中植入了一些植入物，恢復了他的雙腿和大腦之間的聯絡，讓他的脊髓恢復了功能。
瑞士NeuroRestore的研究人員稱，這個系統，在患者的大腦和脊柱之間，搭了一座「數字橋樑」。
放置在Oksam頭骨內的手術植入電極，能夠將他的想法傳送到他佩戴的天線耳機中。然後，這些想法在他的揹包中被處理，轉化為命令。
最後，他的意圖就被轉化為運動，成為脊柱刺激。
當然，也並不是說一植入晶片，系統就立刻能讓人恢復運動了。
除了腦部手術外，還需要花費大量的時間訓練，來校準這個腦機介面系統，來適應一個人獨特的思維過程。
這項研究已經登上了Nature。
論文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06094-5?CJEVENT=215c0ea5d05511ee81b700340a18ba72
目前，全世界植入腦機介面的人，只有幾十人。
此前在這個領域走在最前面的，是初創公司Synchron。如今Neuralink也已正式將晶片植入人體。
大家已經瘋狂開卷了，腦機介面領域的下一個突破性成就，或許在不久後就會出現！
比如，去年11月，馬斯克就透露Neuralink正在構建一種視覺晶片，預計將在幾年內完成。
Neuralink表示：未來，我們希望恢復視覺、運動功能和言語等能力，並最終擴大人類體驗世界的方式。
人類比AI太慢了，馬斯克要改造出「人類2.0」
其實要說起來，「治病」只是馬斯克找到的一個抓手，是一家商業公司對外最好的措辭。
他真正的偉大願景，是人類2.0。
在他看來，人類遠沒有自己認為的那樣聰明。AI的輸出可能是十億位元組的級別，但人類輸出的速度只有10位元組。這樣下去，人類根本沒法和AI溝通了。
因此，他的目標是改造人類、升級人類，打造與AI對話的超級人類，也即人類2.0版本。
「AI和人溝通，就會像和我們與樹溝通一樣。」
馬斯克覺得，必須要在能力上超越人類的人工智慧出現之前，讓人類能夠透過腦機介面獲得更強大的智力，才能讓人類與人工智慧和平相處。
雖然將人與AI/人與人的頻寬提高几個數量級的理想很豐滿。然而Neuralink在現實中的融資情況並不順利——目前大部分投資來自馬斯克本人。
怎麼讓大家理解Neuralink的偉大目標？全員陷入苦思。
一年後，馬斯克看到了「神蹟」——兩隻豬在電訊號刺激下移動雙腿的影片，激動不已的他，在會議上討論其他神蹟的可能。
如果能讓輪椅上的人重新走路，讓失明的人重新看到，讓失聰的人重新聽到，全世界會立馬明白，Neuralink是多麼偉大。
而現在，Neuralink終於邁出了第一步。
這些硬幣大小的腦機介面在植入之後，將透過這些只有頭髮絲1/40粗的連線與人腦相連線。
患者可以透過意念來接電話。
植入過程中，患者鬧上會開一個硬幣大小的口，讓後機器人將會把只有頭髮絲1/40粗的連線線與大腦規劃好的位置連線起來。
專門開發的針頭系統，會保證將連線和大腦無損連線。
據估計，每次植入手術的費用約為10500美元，包括檢查、零件和人工費，並將向保險公司收取約40000美元。
Neuralink表示，計劃在2024年進行11例手術，2025年27例，2026年79例。
然後，根據提供給投資者的檔案，手術數量將從2027年的499例增加到2030年的22204例。
Neuralink預測，如果計劃順利的話，公司五年內年收入將高達1億美元。
腦機介面揭示大腦秘密登Nature
在今天的Nature頭版上，更新了一篇關於「BCI裝置正在揭示大腦的秘密」的文章。
移動假肢、操控虛擬角色說話、迅速打字——這些看似不可思議的技能，現在已經被癱瘓患者透過BCI這一神奇的技術學會。
這些患者僅憑「大腦想一下」，即可實現許多複雜操作。
他們透過植入大腦的電極捕捉神經活動，並將其轉換為可執行的命令。
雖然BCI發展的初衷是為了幫助癱瘓患者恢復，但也為科學家們提供了一個獨特的視角——以前所未有的高解析度探索人腦的奧秘。
利用腦機介面技術，科學家們已經對大腦的基礎知識有了新的理解。
這挑戰了我們對大腦結構的傳統認知，發現大腦區域的界限和功能，比我們以往認為的要更加模糊。
此外，這些研究還幫助研究人員弄清楚腦機介面本身是如何影響大腦的，並尋找改善這些裝置的方法。
斯坦福大學的神經科學家Frank Willett表示，「利用人類的BCI，我們有機會記錄許多大腦區域的單個神經元活動，這是以前從未實現過的」。
而加州大學舊金山分校的神經外科醫生Edward Chang則指出，「這些裝置能夠進行長達數月乃至數年的連續記錄，這使得研究人員能夠深入探究學習過程、大腦可塑性以及需要長時間學習的複雜任務」。
100年前，大腦活動開始被記錄
大約100年前，人類大腦的電活動可以被記錄下來的想法首次得到支援。
德國精神病學家Hans Berger將電極附著在一個17歲男孩的頭皮上，恰好因腦瘤手術而頭骨留有孔洞。
他首次觀察到了腦振盪現象，並將這種測量稱為「腦電圖」（EEG）。
研究者們很快意識到，從大腦內部進行記錄可能更具價值。
Berger和其他人透過手術把電極放在大腦皮層的表面，來研究大腦並診斷癲癇。
如今，植入電極進行記錄仍是確定癲癇發作起點的標準方法，這樣可以透過手術來治療這種病症。
到了1970年代，研究人員開始利用從動物大腦深處記錄的訊號來控制外部裝置，這標誌著首個植入式腦機介面的誕生。
2004年，Matt Nagle因脊髓受傷而癱瘓，成為了第一個接受長期侵入式BCI系統的人。
這個系統透過多個電極記錄他主要運動皮層中單個神經元的活動，使他能夠控制假手的開合，以及完成一些基本的機械臂任務。
此外，研究人員還利用EEG讀數——透過放置在人頭皮上的非侵入式電極收集——為BCI提供訊號。
這使得癱瘓患者能夠控制輪椅、機械臂和遊戲裝置，儘管與侵入式裝置相比，這些訊號更弱，資料也不那麼可靠。
迄今為止，大約有50人植入了BCI，人工智慧、解碼工具和硬體的進步推動了這一領域的快速發展。
比如，電極陣列的技術變得更加先進。
一種名為Neuropixels的技術雖然還未應用於BCI，但已在基礎研究中使用。
這種由矽材料製成的電極陣列，每個電極比人類頭髮還細，擁有近1000個感測器，能夠檢測單個神經元的電訊號。
7年前，研究人員便開始在動物身上使用Neuropixels陣列，最近三個月發表的2篇論文展示了它們在回答一些僅限於人類的問題上的應用，比如大腦如何產生和感知語音中的母音。
此外，BCI的商業應用也在加速增長。
就比如，前面提到的Neuralink在今年1月首次為人類植入了BCI。與其他BCI一樣，這種植入物能夠記錄單個神經元的活動，但不同之處在於它能夠無線連線到計算機。
儘管BCI的主要推動力是臨床效益，但在這個過程中，它們也揭示了一些關於大腦功能的意外發現。
大腦邊界並非明確
教科書往往將大腦區域描繪為，有明確的邊界或分隔。
然而，腦機介面（BCI）的記錄揭示，實際情況並非總是這樣。
去年，Willett及其團隊使用BCI植入物為一名運動神經元病（肌萎縮側索硬化症）患者進行語音生成。
他們希望發現，被稱為中央前回的運動控制區的神經元，會根據它們控制的不同面部肌肉（如下巴、喉、嘴唇或舌頭）而進行分組。
然而，實際上，具有不同目標的神經元卻混雜在一起。Willett表示，「這種解剖結構非常複雜」。
他們還意外發現，布洛卡氏區（Broca’s area）——被認為在語言產生和發音中扮演重要角色的大腦區域，幾乎不包含關於單詞、面部動作或稱為音素的聲音單位的資訊。
Willett說，「發現它實際上並不直接參與語言產生，這確實令人意外」。之前使用其他方法的研究已經暗示了這一更為細緻的情況。
在2020年的一項關於運動的研究中，Willett和他的同事們在2位運動限制程度不同的患者中記錄了訊號，這些訊號集中在一個負責手部運動的前運動皮層區域。
他們透過BCI發現，這一區域實際上包含了控制所有四肢的神經編碼，而不僅僅是手部，這與之前的假設相悖。
這一發現，挑戰了近90年來醫學教育中根深蒂固的觀念，即大腦皮層中身體各部位以拓撲圖的形式呈現。
Willett說，「這種現象只有在能夠記錄人類單個神經元活動的罕見情況下才能觀察到」。
荷蘭烏特勒支大學醫學中心的認知神經科學家Nick Ramsey團隊，在對應手部運動的運動皮層部位植入BCI時，也做出了類似的觀察。
大腦的一側通常控制身體另一側的運動。但當被試試圖移動右手時，植入在左側大腦半球的電極卻同時捕捉到了右手和左手的訊號，這一發現非常出人意料！
運動依賴於高度的協調，大腦必須同步整個身體的活動。比如，伸出手臂會影響平衡，大腦需要調整身體各部分以適應這種變化，這可能就是活動分散的原因。
Ramsey解釋道，「這類研究展示了我們之前未曾想到的巨大潛力」。
對一些科學家而言，這些模糊的解剖邊界並不令人驚訝。
我們對大腦的理解基於平均測量，描繪出這個複雜器官的一般佈局，義大利帕多瓦大學的資訊工程師Luca Tonin說。個體之間的差異是必然的。
倫敦帝國學院的神經科學家Juan Álvaro Gallego說，「從細節上來看，我們的大腦各不相同」。
靈活的思維模式
BCI技術不僅推動了我們理解大腦如何進行思考和想象，還揭示了大腦在這些過程中的神經模式。
在荷蘭馬斯特裡赫特大學，計算神經科學家Christian Herff及其團隊，一直專注於研究大腦如何處理無聲的、僅在想象中發生的語言。
為此，他們開發了一種能夠在參與者僅在心中默默說話時，就能實時生成語言的BCI植入裝置。
這項技術捕捉到的大腦訊號，與實際說話時的訊號有著類似的區域和活動模式，儘管它們並不完全一致。
這意味著，即使是那些無法透過傳統方式發聲的人，也能透過想象說話來操作BCI裝置。
這就大大擴充套件了使用人群的範圍。
讓人充滿希望的是，研究發現，即使癱瘓患者的身體無法作出響應，他們的大腦仍然保留著說話或移動的能力。這說明，大腦有著強大的可塑性，可以重組神經通路。
現在我們已知，大腦受到創傷或疾病的影響時，神經元之間的連線強度會發生變化，神經迴路可能會重新配置，或形成新的連線。
脊髓受傷的老鼠原本控制癱瘓肢體的大腦區域，可以控制仍有功能的身體部位。
現在，BCI的研究為這一領域帶來了新的視角！
在匹茲堡大學，神經工程師Jennifer Collinger團隊，對一位脊髓受傷的三十多歲男性患者，植入了皮質內BCI。
令人意外的是，Collinger的團隊發現，該患者大腦中控制手部的原始神經圖譜得到了保留。
當他試圖移動手指時，儘管雖然手指並沒有移動，團隊仍在運動區域觀察到了活動。
在中風的情況下，BCI就可以和其他方法結合使用，訓練新的大腦區域，來接管受損區域的功能。
得克薩斯大學奧斯汀分校的神經工程師José del R. Millán，正致力於在康復中應用BCI誘導的大腦可塑性。
Millán訓練了14名慢性中風患者。
其中一個小組中，BCI連線到了功能性電刺激裝置上。
當BCI識別出被試嘗試伸展手部，便會刺激響應肌肉。而對照組接收的是隨機電刺激，而非目標化刺激。
結果顯示，BCI指導電療的被試，受損大腦半球內部，運動區域之間的連線性明顯增強！而對照組差異顯著。
隨著治療進行，小組成員逐漸能夠伸展雙手。
BCI對大腦的影響
在Millán的研究裡，BCI促進了大腦學習的過程。這種人機之間的互動迴圈是BCI的核心特徵，使得直接控制大腦活動成為可能。
參與者能夠學習如何調整他們的注意力，從而實時提高解碼器的輸出效果。
日內瓦大學的神經工程師Silvia Marchesotti團隊發現，當15名健康被試學習控制非侵入式BCI時，整個大腦的活動在對語言至關重要的頻段內增加，並且隨著時間的推移變得更加集中。
這可能說明，大腦在控制裝置時變得更加高效，完成任務所需的神經資源減少了。
不過，總的來說，當前BCI的研究範圍還很有限，主要涉及與運動功能相關的大腦區域。
而Neuralink的進步，無疑給全世界腦機介面的研究，再打了一劑強心針。
參考資料：
https://www.nature.com/articles/d41586-024-00481-2
https://www.businessinsider.com/neuralink-elon-musk-first-human-patient-control-mouse-with-mind-2024-2
