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【导读】刚刚，马斯克宣布，首个植入Neuralink大脑芯片的人类已经完全康复，患者仅用意念，就可以控制鼠标。Neuralink开创的脑机接口时代，终于来了！马斯克离自己的星辰大海，又近了一步。
就在刚刚，马斯克宣布，第一个植入Neuralink的人类患者，已经可以通过思考移动计算机鼠标了！
「进展良好，患者似乎已经完全康复，没有我们所知道的不良影响。患者只需动动脑子，即可在屏幕上移动鼠标。」
这个消息太炸裂了。从今天起，人类正式进入Neuralink脑机接口时代！
网友们纷纷高呼：「我们仿佛生活在科幻电影中，生活在马斯克的时代，是多么幸运！」
「他已经创造了历史。」
这个消息，是马斯克在社交媒体平台X的Spaces活动中透露的。
昨晚的活动中，有人向马斯克提问了Neuralink首位人类患者的进展。他的回答，让现场一片惊呼——
今年1月，Neuralink将大脑芯片植入物，植入了第一位人类患者体内。
此前马斯克在X上宣布，人类第一例Neuralink植入手术已经完成，患者恢复良好。神经元脉冲监测初期结果显示，Neuralink的技术将非常有前景
一个月后，患者已经完全康复，并且展现出了Neuralink所期待的神经效应。
下一个挑战，就是让患者向各个方向移动鼠标，按住按钮。
马斯克表示，目前他们期待的进步是，让患者通过思考按下尽可能多的按钮。
当然，Neuralink的宗旨是治疗疾病，并不是首先给普通人用的。
马斯克在1月份表示，第一批被植入Neuralink芯片的人，是「失去肢体使用能力」的人，这样，通过植入的芯片，他们就能仅凭意念来控制手机或电脑。
Neuralink的目标，就是让霍金拥有比快速打字员更快的沟通速度。
马斯克等待Neuralink植入人体的这一天，真的太久了。
早在2016年，马斯克就创办了Neuralink。然而到了2023年5月，才正式获得人体试验的资格。
此前，FDA曾多次拒绝Neuralink的人体试验，因为担心芯片可能会过热，对人脑造成损伤。
此前，脑机接口仅在猴子、猪等动物身上植入，如今，终于接到人脑了。
当然，除了用意见控制电子设备外，Neuralink还有一个伟大目标，就是治疗疾病，比如瘫痪的人、渐冻症患者，或帕金森症患者。
12年前，这名叫Gert-Jan Oksam的男子遭遇了一场车祸，由于脊髓损伤，他再也无法移动双腿。
这是因为，他的背部和大脑中植入了一些植入物，恢复了他的双腿和大脑之间的联系，让他的脊髓恢复了功能。
瑞士NeuroRestore的研究人员称，这个系统，在患者的大脑和脊柱之间，搭了一座「数字桥梁」。
放置在Oksam头骨内的手术植入电极，能够将他的想法发送到他佩戴的天线耳机中。然后，这些想法在他的背包中被处理，转化为命令。
当然，也并不是说一植入芯片，系统就立刻能让人恢复运动了。
除了脑部手术外，还需要花费大量的时间训练，来校准这个脑机接口系统，来适应一个人独特的思维过程。
论文地址：https://www.nature.com/articles/s41586-023-06094-5?CJEVENT=215c0ea5d05511ee81b700340a18ba72
此前在这个领域走在最前面的，是初创公司Synchron。如今Neuralink也已正式将芯片植入人体。
大家已经疯狂开卷了，脑机接口领域的下一个突破性成就，或许在不久后就会出现！
比如，去年11月，马斯克就透露Neuralink正在构建一种视觉芯片，预计将在几年内完成。
Neuralink表示：未来，我们希望恢复视觉、运动功能和言语等能力，并最终扩大人类体验世界的方式。
其实要说起来，「治病」只是马斯克找到的一个抓手，是一家商业公司对外最好的措辞。
在他看来，人类远没有自己认为的那样聪明。AI的输出可能是十亿字节的级别，但人类输出的速度只有10字节。这样下去，人类根本没法和AI沟通了。
因此，他的目标是改造人类、升级人类，打造与AI对话的超级人类，也即人类2.0版本。
马斯克觉得，必须要在能力上超越人类的人工智能出现之前，让人类能够通过脑机接口获得更强大的智力，才能让人类与人工智能和平相处。
虽然将人与AI/人与人的带宽提高几个数量级的理想很丰满。然而Neuralink在现实中的融资情况并不顺利——目前大部分投资来自马斯克本人。
怎么让大家理解Neuralink的伟大目标？全员陷入苦思。
一年后，马斯克看到了「神迹」——两只猪在电信号刺激下移动双腿的视频，激动不已的他，在会议上讨论其他神迹的可能。
如果能让轮椅上的人重新走路，让失明的人重新看到，让失聪的人重新听到，全世界会立马明白，Neuralink是多么伟大。
这些硬币大小的脑机接口在植入之后，将通过这些只有头发丝1/40粗的连线与人脑相连接。
植入过程中，患者闹上会开一个硬币大小的口，让后机器人将会把只有头发丝1/40粗的连接线与大脑规划好的位置连接起来。
据估计，每次植入手术的费用约为10500美元，包括检查、零件和人工费，并将向保险公司收取约40000美元。
Neuralink表示，计划在2024年进行11例手术，2025年27例，2026年79例。
然后，根据提供给投资者的文件，手术数量将从2027年的499例增加到2030年的22204例。
Neuralink预测，如果计划顺利的话，公司五年内年收入将高达1亿美元。
在今天的Nature头版上，更新了一篇关于「BCI设备正在揭示大脑的秘密」的文章。
移动假肢、操控虚拟角色说话、迅速打字——这些看似不可思议的技能，现在已经被瘫痪患者通过BCI这一神奇的技术学会。
这些患者仅凭「大脑想一下」，即可实现许多复杂操作。
他们通过植入大脑的电极捕捉神经活动，并将其转换为可执行的命令。
虽然BCI发展的初衷是为了帮助瘫痪患者恢复，但也为科学家们提供了一个独特的视角——以前所未有的高分辨率探索人脑的奥秘。
利用脑机接口技术，科学家们已经对大脑的基础知识有了新的理解。
这挑战了我们对大脑结构的传统认知，发现大脑区域的界限和功能，比我们以往认为的要更加模糊。
此外，这些研究还帮助研究人员弄清楚脑机接口本身是如何影响大脑的，并寻找改善这些设备的方法。
斯坦福大学的神经科学家Frank Willett表示，「利用人类的BCI，我们有机会记录许多大脑区域的单个神经元活动，这是以前从未实现过的」。
而加州大学旧金山分校的神经外科医生Edward Chang则指出，「这些设备能够进行长达数月乃至数年的连续记录，这使得研究人员能够深入探究学习过程、大脑可塑性以及需要长时间学习的复杂任务」。
100年前，大脑活动开始被记录
大约100年前，人类大脑的电活动可以被记录下来的想法首次得到支持。
德国精神病学家Hans Berger将电极附着在一个17岁男孩的头皮上，恰好因脑瘤手术而头骨留有孔洞。
他首次观察到了脑振荡现象，并将这种测量称为「脑电图」（EEG）。
研究者们很快意识到，从大脑内部进行记录可能更具价值。
Berger和其他人通过手术把电极放在大脑皮层的表面，来研究大脑并诊断癫痫。
如今，植入电极进行记录仍是确定癫痫发作起点的标准方法，这样可以通过手术来治疗这种病症。
到了1970年代，研究人员开始利用从动物大脑深处记录的信号来控制外部设备，这标志着首个植入式脑机接口的诞生。
2004年，Matt Nagle因脊髓受伤而瘫痪，成为了第一个接受长期侵入式BCI系统的人。
这个系统通过多个电极记录他主要运动皮层中单个神经元的活动，使他能够控制假手的开合，以及完成一些基本的机械臂任务。
此外，研究人员还利用EEG读数——通过放置在人头皮上的非侵入式电极收集——为BCI提供信号。
这使得瘫痪患者能够控制轮椅、机械臂和游戏装置，尽管与侵入式设备相比，这些信号更弱，数据也不那么可靠。
迄今为止，大约有50人植入了BCI，人工智能、解码工具和硬件的进步推动了这一领域的快速发展。
一种名为Neuropixels的技术虽然还未应用于BCI，但已在基础研究中使用。
这种由硅材料制成的电极阵列，每个电极比人类头发还细，拥有近1000个传感器，能够检测单个神经元的电信号。
7年前，研究人员便开始在动物身上使用Neuropixels阵列，最近三个月发表的2篇论文展示了它们在回答一些仅限于人类的问题上的应用，比如大脑如何产生和感知语音中的元音。
就比如，前面提到的Neuralink在今年1月首次为人类植入了BCI。与其他BCI一样，这种植入物能够记录单个神经元的活动，但不同之处在于它能够无线连接到计算机。
尽管BCI的主要推动力是临床效益，但在这个过程中，它们也揭示了一些关于大脑功能的意外发现。
大脑边界并非明确
然而，脑机接口（BCI）的记录揭示，实际情况并非总是这样。
去年，Willett及其团队使用BCI植入物为一名运动神经元病（肌萎缩侧索硬化症）患者进行语音生成。
他们希望发现，被称为中央前回的运动控制区的神经元，会根据它们控制的不同面部肌肉（如下巴、喉、嘴唇或舌头）而进行分组。
然而，实际上，具有不同目标的神经元却混杂在一起。Willett表示，「这种解剖结构非常复杂」。
他们还意外发现，布洛卡氏区（Broca’s area）——被认为在语言产生和发音中扮演重要角色的大脑区域，几乎不包含关于单词、面部动作或称为音素的声音单位的信息。
Willett说，「发现它实际上并不直接参与语言产生，这确实令人意外」。之前使用其他方法的研究已经暗示了这一更为细致的情况。
在2020年的一项关于运动的研究中，Willett和他的同事们在2位运动限制程度不同的患者中记录了信号，这些信号集中在一个负责手部运动的前运动皮层区域。
他们通过BCI发现，这一区域实际上包含了控制所有四肢的神经编码，而不仅仅是手部，这与之前的假设相悖。
这一发现，挑战了近90年来医学教育中根深蒂固的观念，即大脑皮层中身体各部位以拓扑图的形式呈现。
Willett说，「这种现象只有在能够记录人类单个神经元活动的罕见情况下才能观察到」。
荷兰乌特勒支大学医学中心的认知神经科学家Nick Ramsey团队，在对应手部运动的运动皮层部位植入BCI时，也做出了类似的观察。
大脑的一侧通常控制身体另一侧的运动。但当被试试图移动右手时，植入在左侧大脑半球的电极却同时捕捉到了右手和左手的信号，这一发现非常出人意料！
运动依赖于高度的协调，大脑必须同步整个身体的活动。比如，伸出手臂会影响平衡，大脑需要调整身体各部分以适应这种变化，这可能就是活动分散的原因。
Ramsey解释道，「这类研究展示了我们之前未曾想到的巨大潜力」。
对一些科学家而言，这些模糊的解剖边界并不令人惊讶。
我们对大脑的理解基于平均测量，描绘出这个复杂器官的一般布局，意大利帕多瓦大学的信息工程师Luca Tonin说。个体之间的差异是必然的。
伦敦帝国学院的神经科学家Juan Álvaro Gallego说，「从细节上来看，我们的大脑各不相同」。
灵活的思维模式
BCI技术不仅推动了我们理解大脑如何进行思考和想象，还揭示了大脑在这些过程中的神经模式。
在荷兰马斯特里赫特大学，计算神经科学家Christian Herff及其团队，一直专注于研究大脑如何处理无声的、仅在想象中发生的语言。
为此，他们开发了一种能够在参与者仅在心中默默说话时，就能实时生成语言的BCI植入装置。
这项技术捕捉到的大脑信号，与实际说话时的信号有着类似的区域和活动模式，尽管它们并不完全一致。
这意味着，即使是那些无法通过传统方式发声的人，也能通过想象说话来操作BCI装置。
让人充满希望的是，研究发现，即使瘫痪患者的身体无法作出响应，他们的大脑仍然保留着说话或移动的能力。这说明，大脑有着强大的可塑性，可以重组神经通路。
现在我们已知，大脑受到创伤或疾病的影响时，神经元之间的连接强度会发生变化，神经回路可能会重新配置，或形成新的连接。
脊髓受伤的老鼠原本控制瘫痪肢体的大脑区域，可以控制仍有功能的身体部位。
在匹兹堡大学，神经工程师Jennifer Collinger团队，对一位脊髓受伤的三十多岁男性患者，植入了皮质内BCI。
令人意外的是，Collinger的团队发现，该患者大脑中控制手部的原始神经图谱得到了保留。
当他试图移动手指时，尽管虽然手指并没有移动，团队仍在运动区域观察到了活动。
在中风的情况下，BCI就可以和其他方法结合使用，训练新的大脑区域，来接管受损区域的功能。
得克萨斯大学奥斯汀分校的神经工程师José del R. Millán，正致力于在康复中应用BCI诱导的大脑可塑性。
其中一个小组中，BCI连接到了功能性电刺激装置上。
当BCI识别出被试尝试伸展手部，便会刺激响应肌肉。而对照组接收的是随机电刺激，而非目标化刺激。
结果显示，BCI指导电疗的被试，受损大脑半球内部，运动区域之间的连接性明显增强！而对照组差异显著。
BCI对大脑的影响
在Millán的研究里，BCI促进了大脑学习的过程。这种人机之间的互动循环是BCI的核心特征，使得直接控制大脑活动成为可能。
参与者能够学习如何调整他们的注意力，从而实时提高解码器的输出效果。
日内瓦大学的神经工程师Silvia Marchesotti团队发现，当15名健康被试学习控制非侵入式BCI时，整个大脑的活动在对语言至关重要的频段内增加，并且随着时间的推移变得更加集中。
这可能说明，大脑在控制设备时变得更加高效，完成任务所需的神经资源减少了。
不过，总的来说，当前BCI的研究范围还很有限，主要涉及与运动功能相关的大脑区域。
而Neuralink的进步，无疑给全世界脑机接口的研究，再打了一剂强心针。
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
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