马斯克的猴都死了，脑机接口还搞不搞了？

最近，马斯克旗下的脑机接口公司Neuralink被推上了舆论的风口。

一个医学伦理组织致信美国证券交易委员会，指控Neuralink可能存在证券欺诈行为。

事情的原因听上去很简单：猴死了。

这家医学组织说根据兽医的记录，Neuralink给猴植入脑机接口硬件的时候诱发了并发症，导致猴死亡。

马斯克否认这一点，还说这些猴本来就身患绝症，所以才死的。

《连线》杂志调查发现Neuralink有十几只灵长类动物在实验中遭受巨大痛苦，出现瘫痪、脑水肿等症状，最后都被安乐死。

本来这件事听起来也不是很大，但有一个背景让人担心：他们可能马上就要在人身上做这种脑机接口试验了。今年5月，他们已经获得了美国食药监局（FDA）的批准，让瘫痪人士用脑机接口操作计算机光标和键盘。

一般来说，这种实验先找小白鼠做，没问题了再找猴做，再没问题才可以找人来做。

如果做到猴这一步就有问题，那人体实验只会更令人担忧。

长期研究脑机接口的南开大学教授段峰说，参与猴实验的多数猴子都已死亡，马斯克不应该着急做人体试验，而是要再做一批猴实验，猴子没问题再转到人身上。

目前尚不清楚这一事件对人体试验进度会产生怎样的影响。 

相信很多人了解脑机接口这个行业，是因为马斯克。

很多人以为一个行业最有名的企业，应该就是最厉害的企业。在电动车和商业航天领域，特斯拉和SpaceX或许算得上领军者，但在脑机接口的技术领域，很多专家大拿是“瞧不上”Neuralink的。

一

2016年，在一次旅行途中，马斯克用拇指在手机上打字，随后就开始抱怨打字特别浪费时间。

从大脑发出信息到在设备上完成打字输入，每秒的信息传输速度只有大约100比特。

马斯克说：“想象一下，如果你能把思想融入机器，就仿佛在你的思想和机器之间建立了一种直截了当的高速连接。”

他问旁边的人：“你能找一个神经领域的科学家来帮我增进对脑机接口的理解吗？”

马斯克意识到，人机界面发展到最终形态，一定不是现在的手机，而是一款能将计算机直连大脑的设备，比如在人的头骨内放置芯片，可以将大脑信号发送给电脑并接收信号回传，这样可以让信息往返的速度提高100万倍。

马斯克说：这样就可以确保人类和机器协同工作。

为了实现这一目标，马斯克在2016年成立了Neuralink，想把小型芯片植入人类大脑，让人脑与电脑展开心智融合。

他计划用Neuralink的大脑芯片帮助神经系统有问题的人，比如霍金那样的“渐冻人”，也就是肌萎缩侧索硬化（ALS）患者。

Neuralink芯片的底层技术不是什么新鲜玩意，而是基于1992年犹他大学发明的“犹他阵列”，做成了一个镶有100根针的微型芯片，可以被植入大脑。

“犹他阵列”是硬质电极，所以用着用着，胶质细胞就会包裹电极，电极慢慢就不导电了，另外硬质电极还可能刺激大脑发生局部炎症。

而马斯克采用的是柔性电极，相当于在大脑里插一根棉花，可以降低大脑的排异反应。

每根针检测一个神经元的活动，通过电线将数据发送到一个盒子中，盒子被固定在人的头骨上。

机器人会在人的头骨上切开一个小孔，植入芯片，然后把电极线植入大脑。

2020年8月，马斯克在一次公开演讲中展示了这种设备的早期版本。

马斯克举起手中的芯片，只有0.25英寸。

图/Neuralink

它被放置在头骨下方，可以无线传输数据。

他说：“我现在就可以植入脑机接口，还能不被你发觉，也许我已经这么做了哦。”

但是这组产品经历了一次痛苦的迭代，因为工程师们一开始搞出来的版本，伸出来的电线太多，还外挂了一个路由器，而马斯克坚持要打造一款简洁的一体化产品。

于是老板和员工们就杠上了。

大家说没办法啊，设备必须得往小了做。

马斯克说：凭什么？

大家说之前定要求的时候就这么定的。

马斯克开始教大家质疑这些“看起来有道理实际上禁不起琢磨”的要求，跟大家深入探讨了关于芯片尺寸的基本科学原理：人的头骨是球形的，所以芯片能不能凸出一点？直径能不能更大？

他们得出的结论是，人类头骨容纳更大的芯片是很容易实现的。

在准备好新设备后，他们就植入了实验室的猕猴帕格体内，教它玩电子游戏《乓》，还把视频上传到YouTube上，一年内播放量就达到了600万次。

图/Neuralink

但是直到2021年底，他都对公司的进度非常不满，认为只是博到了眼球和流量，他说：“可能有一天，一个瘫痪的人能靠大脑在电脑上移动光标，看着倒是挺酷，尤其对霍金这样的人来说。但这样不够啊，大部分人对此是无感的。”“如果能让坐轮椅的人重新走路，大家立马就会明白Neuralink的重要性。这一定能直击人心。”

马斯克称之为“神迹”。

2022年11月，马斯克公布了Neuralink规划的短期目标：“第一个目标是恢复视力，即使是先天性失明，我们也相信可以让他们见到光明。”

接下来，他谈到瘫痪人士。“虽然听起来很神奇，但我们相信，是有可能让脊髓受损的人恢复全身运动功能的。”

图/Twitter

马斯克获批的人体试验，目前正在招募渐冻症患者，整个试验为期6年，植入的部分名叫N1，64根线上分布了1024个电极，每根线比头发丝还细。植入过程由机器人R1来完成。

图/Neuralink

他说：“想象一下，如果当年史蒂芬·霍金能用上这个……”

但必须要强调的是，在脑机接口领域，马斯克算不上是先驱，他所实践的几项技术，在业内都不是什么新鲜的东西。

二

“马斯克对神经科学和大脑是什么完全一窍不通。”

说这话的人叫尼科莱利斯，他是法国科学院院士、巴西科学院院士，也是美国现代应用性脑机接口技术最为重要的奠基人之一。有人称他为“脑机接口之父”。

尼科莱利斯的弟子马克斯·霍达克就是Neuralink的联合创始人、总裁（已离职）。

另外Neuralink的脑芯片，就是在参照尼科莱利斯的微线专利基础上制造的。在尼科莱利斯做过的实验中，我们可以清晰地看到马斯克只是在“重走长征路”。

尼科莱利斯他们做过这样一个实验：让老鼠喝水。一开始老鼠用前爪按杠杆，就能喝到管子里滴下来的水。

然后给它植入脑机接口。这期间它用前爪，或者用脑机接口，都可以控制杠杆，喝到水。

第三阶段，切断杠杆连接，它没法用前爪取水了。

结果老鼠竟然自己意识到，它们可以只通过大脑活动，想象前爪按压杠杆的动作，就能喝到水，6只实验鼠中有4只成功做到了这一点。

更让人惊奇的是，这个实验发生在1999年。

2002年，他们让一只猴玩游戏，有点像马斯克视频里的那只猴。

这只猴名叫奥罗拉，只要看到屏幕上闪过光线，它按光线的左右方向拉动操纵杆，它就算答对，就能喝到甘甜的果汁。

随后操纵杆被撤走，奥罗拉很不适应，挥舞着手臂，想控制屏幕上的光标，却发现是徒劳。

这时候，科学家已经发明了一种脑控机械臂，通过脑机接口，奥罗拉是可以控制它的。

就在它发现自己“无能为力”短短几天后，它就开始把手揣在怀里，气定神闲地通过“思考”操纵起机械臂来，赢得游戏，喝到果汁。

这说明它已经把机械臂当成自己的一部分了。

这意味着，让残疾人、瘫痪患者控制“义肢”来恢复运动功能，是存在可行性的。

请注意，这是2002年。

接下来，到了2008年，尼科莱利斯团队又完成了一个惊人的实验。

一只叫艾多亚的猴子，在一个跑步机上训练了两个月，习惯了两足行走，还能跟着跑步机一起改变速度。

通过脑机接口，这只位于美国的猴子，它的大脑信号通过高速网络传输给了日本的一台机器人，机器人有样学样地模仿它行走，日本的录像实时回传给艾多亚观看。

接下来，科学家搞了个恶作剧，突然停掉了艾多亚脚下的跑步机。

所有科学家都不知道接下来会发生什么。

艾多亚也停了，像个傻子一样待在原地，但它的脑子没停！

通过继续执行它大脑中发出的信号，日本的机器人继续行走了整整3分钟。

这是人类历史上第一次把大脑信号用来控制机器人行走，也是人类历史上第一次在这么远的距离实现大脑信号的高保真传输。

后来美国航空航天局，也就是NASA甚至考虑把这项技术纳入火星探测计划，降低运输宇航员的高昂费用。

尼科莱利斯随即宣布：10年内，就有希望让四肢瘫痪的人通过思维控制工具，重新行走起来。

而事实上他只用了6年。

2011年，尼科莱利斯受任为巴西总统建立一个提供科技发展战略咨询的“未来委员会”。

作为巴西人，他是个资深的足球迷。

他对罗塞夫总统提议：如果能在世界杯上来一次成果展示，还有什么比这更震撼人心的呢？

18个月内，他集结了全球156位杰出科学家，开展“重新行走项目”。2014年，巴西世界杯开幕式上，一个瘫痪多年的青年平托穿着一件外骨骼战甲，在脑机接口的帮助下，控制机械腿，开出了世界杯的第一球。

当平托发现足球接近脚的时候，想象着用脚去踢球，300毫秒以后，机械脚就会把球勾起、踢出。

这一年堪称脑机接口进入公众视野的元年。

不过这套重达27公斤的外骨骼战甲也还只是一台原型机，距离大规模商用还存在很远的距离。

但2016年，这个项目团队又传出了一个震撼世界的消息：当年为了参加世界杯开幕式而进行训练的被试者一共8位，其中7位通过使用这套脑机接口+外骨骼，重新恢复了一定程度的肌肉控制能力，得到了不同程度的康复。

有些人的相关肌肉已经10年没有使用过，此时却可以清晰地得到反馈。

甚至其中一名被试者已经能够走出家门、开车，另一个人已经怀孕并生下了孩子。

通过使用脑机接口，这些完好无损却常年保持静默的脊神经得到了重新的激活。

而在此之前，从来没有完全瘫痪的人多年后还能恢复这些功能的。

2021年，中国一个瘫痪了6年的女性也参加了“重新行走项目”，经过训练恢复了相当程度的自主行走能力。

马斯克梦想能为更多“霍金”们打造的装备，尼科莱利斯早就实现了。

类似这样的装备，中国人也在做，但我们的长项与马斯克和尼科莱利斯都不太一样。

三

“Neuralink一直没完全解决植入设备的安全问题。”

高小榕，清华大学医学院生物医学工程系教授，中国神经工程和脑机接口学科的主要创建者之一，已经从事脑机接口研究20多年，他的谷歌学术检索引用次数超过1万次。

1998年，当时个人电脑非常流行，他在清华的神经工程实验室做脑电图的研究，想解决残疾人怎么用个人电脑的问题，就开始设计眼睛和大脑协同的鼠标，后来还申请了专利。

那时候他甚至不知道自己研究的东西叫“脑机接口”，而是叫“稳态视觉诱发电位响应”，病人只需要用眼睛和脑电图就可以操控鼠标。

后来他发现，做视觉脑机接口有一个好处，视觉很容易让人专注，这样响应的强度就会提高。

所以这样无创检测就很容易，就不需要做侵入式脑机接口，用非侵入式的就足够了。

马斯克搞的就是侵入式，需要把颅骨开个洞，黑丝就是植入的电机，红色的是脑内的血管。

         

它能实现的功能和传输效率都超过非侵入式，因为理论上放置得离神经元越近，能获得的信息清晰度就越高，但很显然这样存在安全风险和伦理要求。

因为外物侵入以后，可能引发免疫反应，生成疤痕组织，导致电极信号质量衰减。

而非侵入式脑机接口，只用扣在脑袋上的穿戴设备对大脑信息进行记录。好处是安全，不需要手术，坏处是颅骨很坚硬，屏蔽了很多神经元的信号，导致颅骨外脑电波信号只能携带很少的神经元信息，你想找出脑电波源自何处都很费劲。

事实上，国内目前发展水平比较好的、跟国外水平差距较小的也是非侵入式的脑机接口。

高小榕预测，不出5年，我们就可以看到利用耳机检测脑电信号的脑机接口。

因为头皮脑电设备需要抹导电膏，过几个小时就干了，设备也不便携。

利用耳机，在耳侧设置传感器探测脑电，不会给皮肤施加任何刺激，是一种能融入大众日常生活的应用场景。

但如果我们在非侵入式的道路上越走越远，是不是意味着我们国内的脑机接口发展水平很快就会见顶呢？

并非如此。

高小榕说：“可以把侵入式和非侵入式的路径比喻成爬珠峰，爬珠峰有两条路线，一个是南坡，一个是北坡，这是两个完全不同的技术路线，但这两个都有各自的特点和特色。”

检测大脑信号，就像听礼堂里面讲话，侵入式是把麦克风放在礼堂内，而非侵入式是在礼堂周围布满了麦克风。

但不是只有这两种方法。

现在行业内看好的还有第三条路，叫“微创无植入”，也叫“半侵入式”。

就是在墙上打一些洞，把麦克风装在洞里，我们也能听到信息。

传统的侵入式要面对的是脑组织非常柔软，往里面插电极，就像把一根针立在豆腐上，豆腐容易塌。

而半侵入式的电极停留在颅骨的位置，不接触大脑皮质，比侵入式更安全，能降低人体产生免疫反应的机率，但比非侵入式更靠近大脑，获得的信号强度介于前面两种之间。

高小榕说：“在安装过程中把礼堂改造了一下，改造为适合我们在外面听音乐会的状态，可以既不破坏大脑，又能得到大脑的信息，这是我觉得未来可能的一个发展方向。”

单个神经元活动的频谱范围是3~5000Hz（赫兹），而颅骨是一个完美的“低通滤波器”，基本上大于40Hz的信号全都过滤掉了。

怎么把颅骨对脑电信号的影响减到更小，而不是让更多电极深入到人脑当中，这可能是中国科学家更愿意率先去突破的一个技术方向。

中美之间之所以存在这种优势技术路线上的差异，跟技术发展的历史也有一定关系。

在美国，脑机接口发展前十年80%的投资来自军方，从军事慢慢扩散到了民用领域；而在中国是反过来的，民用场景先一步谋求发展。

美国军方尤为重视脑机接口的创新研究及其在军事和医疗方面的应用，比如美国国防高级研究计划局（DARPA）启动“可靠神经接口技术”（RE-NET）、“革命性假肢”“基于系统的神经技术新兴疗法”（SUBNETS）、“手部本体感受和触感界面”（HAPTIX）、“下一代非手术神经技术”（N3）和“智能神经接口”（INI）等几十个神经相关项目，探索神经控制和恢复、 脑机接口与外骨骼机器人、 无人机和无人车等设备的联用等，研发治疗和康复新途径、 增强和开拓脑功能和人体效能、 拓展训练方式和作战环境。

他们甚至训练过瘫痪病人驾驶F-35战斗机。

而非侵入式脑机接口在民用领域的消费场景更广阔，消费级的应用包括睡眠监测、抑郁情绪检测、压力情绪检测，临床级应用包括认知障碍改善、儿童多动症改善、视听感觉缺陷替代等等。

由于在非侵入式脑机接口，中国掌握了上下游全产业链的技术，包括芯片，电极等，美国发现在这个领域卡不住中国，中国该有的都有了，甚至有的还能领先。

但是在侵入式领域，中国还比较薄弱，跟美国有五六年的代差，也就没有了管制的必要。

总体而言，这个行业正如马斯克的感受那样，作为一个科技产业，它的发展速度还不够快。

人脑中一共860亿个神经元，而现在我们能同时记录的大脑神经元数量也就是1000这个量级。

集成电路行业的摩尔定律，晶体管数量是每18个月翻一番；而脑机接口领域的摩尔定律，是每70个月才翻一番，进展比较缓慢。

其中一个原因是，做脑电极基本是按照医疗器械的方式来做，而未来科学家希望能用集成电路的方式来做脑机接口，把速度提上来。

有人问脑机接口想要真正能够改变世界，需要记录多少个神经元，Neuralink团队给出的答案是“100万”，还有3个数量级需要跨越。

也许在一二十年后，当技术更成熟、更安全以后，脑机接口技术有希望为数百万病患恢复他们不能听、不能看、不能摸、不能抓、不能走、不能说的神经功能，我们期待着那一天的到来。

本文来自微信公众号：酷玩实验室（ID：coollabs），作者：酷玩实验室