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薛偉傑:Neuralink視頻示範「腦機」只屬消費級玩具

【明報專訊】上星期,科技狂人馬斯克(Elon Musk)旗下腦神經科技公司Neuralink發表一段3分27秒短片,顯示一隻9歲獼猴在植入腦機接口和經過幾星期訓練之後,能夠透過意念精準地玩模擬乒乓球遊戲。馬斯克不愧是現時最具人氣創業家,隨便發放一段短片,就吸引到不少傳媒報道和「唱好」Neuralink。短短幾日瀏覽頁次已直逼500萬。然而,若以行業標準來說,Neuralink的示範水平絕不算高。

先解釋一下人腦的結構以及腦機接口概念。人類大腦的皮質內分佈着大約200億個神經元,每個神經元都有大約1000個突觸連接着其他神經元。這些神經元負責人類的視覺、聽覺等複雜的感官信息,以及語言、運動等各種思考和活動能力。

腦電波遊戲 早非新鮮玩意

簡單來說,腦機接口技術就是通過收集神經元的信號,或者發放刺激神經元的信號,將外部設備與人類大腦相連,來實現信息的雙向交換。現時主流的「腦機接口」(BCI)設備可分為三類:

第一類是讀取「頭皮腦電圖」(EEG)的腦電波頭帶(或腦電波帽)。這種設備毋須植入,只需將電極對準頭皮適當的位置上,即可以收集部分腦電波信息(部分需塗上膏狀凝膠來加強效果)。

第二類是讀取「皮層腦電圖」(ECoG)的晶片、電極和傳感器,需要將電極植入大腦的表層。

第三類是讀取腦組織內部信號的「皮質內腦機接口」(Intracortical BCI, iBCI),需要將電極植入到大腦皮層的內部。

三者中,第一類的腦信號分辨率最低,第二類次高,第三類最高。但第一類設備是非入侵性,絕對安全和無風險。第二類已屬於入侵性,而第三類在手術安全性、材料穩定性和倫理等方面的風險均是最大。

Neuralink一直都是研發植入式「腦機接口」,該公司好像未有說明是第二類還是第三類。但以它過去透露的資訊來看,相信極可能屬於第三類。可是,以猴子玩模擬兵乓球遊戲的示範效果來說,與入侵式方案的成本和代價似乎極不相稱。

其實,早在多年前,一個非入侵式、玩具級、只有3個電極的腦電波頭帶,已經可以讓人類用意念來玩電腦遊戲,展示到類似的效果。而這些腦電波頭帶連遊戲的售價不到2000港元。

Mattel在2009年推出的Mindflex,就是先行者。此後,即出現了不少這類腦電波遊戲,連內地和台灣公司都有推出,內地有些中小學也會購入來訓練學生的專注力。

非入侵式腦機接口 已可控制外骨骼

普遍的遊戲設計都很簡單,當用戶集中精神時,遊戲內的卡通公仔會前進、起飛,不夠集中時,就停止不動之類,即是只有一個維度。而腦電波頭帶採用的晶片則來自美國公司NeuroSky。當然,要吸引猴子去玩類似的腦電波遊戲,還是要比人類花較多時間。所以Neuralink要到植入手術大約6星期之後,才發表上述短片。

若說效果最強的非入侵式腦機接口案例,則首推2014年巴西世界杯開幕禮上,原本已經癱瘓9年的Juliano Pinto,經過半年訓練,透過意念來控制一套機械外骨骼,成功步行兼且踢出開球禮的一球。他踢出該球之後,還大喊「我感覺到球了」、「我碰到球了」。原來,他的大腦還能夠識別到外骨骼上傳感器傳輸過來的信號,體驗到踢球的感覺。當年研發那套非入侵式腦機接口和那套機械外骨骼的,乃是美國杜克大學神經科學家Miguel Nicolelis教授。

因此入侵式腦機接口,以其風險和代價來說,更加有理由要求更高。2017年3月28日,美國BrainGate團隊宣布,一名已經癱瘓了8年的56歲美國男子,借助植入式的腦機接口,成功用意念控制自己的手臂來進行自主進食,吃下了一些薯蓉。據報道,研究人員在這名男子腦中植入兩個傳感器。另外,還在他的手臂肌肉中植入了大約30根電線。

入侵式腦機 未達同業先進水平

行內人相信,Neuralink取得的進展,主要是在植入手術方面。例如:縮小柔性電極和其他植入物的體積,縮小手術的切口,以及研發出外形好像縫紉機般的自動手術機械人,能夠盡量避開血管。

至於其入侵式腦機接口現時帶來的控制和活動能力,還遠遠未達到其他先進同業的水平。除非Neuralink真的示範到一些較複雜的操作,例如可令癱瘓者用意念在手機打字快過一般人用手指操作,才比較令人信服。

業內人表示,雖然植入式方案能夠收集最多的腦電波信號、分辨率最高,但仍有很多問題極待克服。首先,是植入手術複雜,代價和風險不小。第二,入侵式腦機接口的效果可能並非永久或長期的。因為植入電極之後,人體會產生排斥反應。隨着時間,周圍的膠質細胞會逐漸將電極包裹起來,令電極探測到的神經元活動愈來愈少,收集到的大腦信號質量急速地下降。

明報記者 薛偉傑

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