脑机接口已经到来 - 彭博社

BrainGate，一个由斯坦福大学、布朗大学和凯斯西储大学等高校的研究人员组成的联盟，已经让十几位患者仅通过思考就能控制光标。

来源：马克·汉伦/斯坦福大学在他生命的前54年里，丹尼斯·德格雷是一个活跃的人。2007年，他住在加利福尼亚州的太平洋格罗夫，离海洋不远，在一家海边餐厅工作。他大多数早晨都去冲浪。然后，在一个下雨的夜晚，他在倒垃圾时滑倒，摔倒并撞到了下巴，脖子在第二和第三个椎骨之间断裂。德格雷瞬间变得，正如他所说，“从锁骨以下完全失去功能。”此后，他依赖护理人员来喂养、穿衣、清洁他，并满足其他大多数需求。他原本预期这将是他余生的情况。

“我前六个月真的很不一样，”现在64岁的德格雷在梅诺帕克的一家护理设施的单人房间里感慨道，房间里装饰着仙女灯、一个国家公园海报和一个6英尺高的塑料外星人。“接下来的两年也很不一样。坦率地说，今天早上，仍然很不一样。”他通过吹气进入吸管来操作他的电动轮椅。他的大部分时间都在看电视和去当地公园、图书馆以及邻近餐厅，熟悉的工作人员帮助他进食。

不过，在过去的一年里，周一和周三的日常被打破了。中午时分，两到三位科学家来到护理设施。他们将停放在德格雷房间角落的计算机设备架推出，并将一根电缆插入他头顶的插座。一旦连接成功，他大脑皮层中的一个1/6英寸见方的硅芯片使他能够仅通过思考就移动计算机屏幕上的光标。

这种所谓的脑机接口，或称BCI，提供了一种直接测量神经元活动并将其转化为信息或行动的方法。为了在屏幕上操控光标，德格雷想象他的手正放在桌子上的一个球上，并试图将其向四个方向之一滚动：左、右、向前、向后。当他在2016年9月第一次尝试这个系统时，他说：“就像风中的大黄蜂，四处乱撞。”不过，很快他就掌握了技巧，研究人员利用他的努力教会计算机更好地解读他的脑活动。如今，在屏幕上摆放着键盘的情况下，德格雷每分钟可以打出九个半单词。如果这在盲打的标准下听起来不够快，那么，莱特飞行器也并不是一架特别快的飞机。

一根电缆从安装在患者头顶的插座引出，连接到一组计算机设备，这些设备与附近的显示器进行通信。来源：马克·汉伦/斯坦福大学德格雷一直在与BrainGate合作，这是一个由斯坦福大学、布朗大学和凯斯西储大学等研究人员组成的联盟，成功治疗了十多名患者。BrainGate团队是越来越多的大学科学家、政府机构和初创公司中的一员，他们试图通过思维的力量赋予人类感知、控制和与外界沟通的能力。

到目前为止，这些进展仅限于受控环境，但有大量资金致力于将它们更快地推向世界，超出大多数人在德格雷受伤时的想象。支付服务 Braintree 的创始人布莱恩·约翰逊已承诺向一家名为Kernel的BCI初创公司投资1亿美元。 Facebook Inc. 正在开发一种头盔，称将允许用户以每分钟100个单词的速度进行思维输入。 特斯拉公司 和 SpaceX 首席执行官埃隆·马斯克支持一家名为 Neuralink 的初创公司的类似技术，他表示这支持了他对“生物智能与数字智能更紧密融合”的愿景。美国国防部的研究与开发机构—— 国防高级研究计划局（Darpa）正在资助九个BCI项目，计划在三到五年内将其带到美国食品药品监督管理局进行临床试验。Darpa生物技术办公室主任贾斯廷·桑切斯预测，医疗设备制造商将能够将BCI硬件应用于广泛的项目。德格雷特别关注一个项目：绕过受损的神经以重新连接他的脑部和身体。“十年后，”他说，“一个人会像我一样摔倒，没过多久他就会在早晨醒来，有人会给他穿上外骨骼，他会站起来走到星巴克。”

将大脑与计算机连接在一起是一个老生常谈的科幻主题。想想威廉·吉布森的黑客英雄“接入”网络空间，或者被插入到黑客帝国中的被囚禁人类，或机器人警察。然而，实际上，大脑要被破解要困难得多。它包含1000亿个微观神经元，每个神经元与成千上万的其他神经元相连。虽然运动和感觉皮层的某些部分对应于一个人的身体部位，但大脑的大多数元素，包括负责语言和记忆的区域，并没有那么直观地组织。事实上，我们几乎完全不理解它们。

测量大脑活动的最少侵入性工具是脑电图（EEG），它通过固定在头皮上的电极阵列工作，并测量每个点的电场强度。这种设备安全、便宜且不精确，最适合用于要求研究人员仅区分需要截然不同思维的大脑活动的应用：左与右，上与下。为了恢复四肢瘫痪者的功能，脑机接口（BCI）设备需要更高的精度和速度。目前，实现这一目标的唯一方法是将传感器直接固定在大脑皮层上。

这种脑机接口（BCI）提供了一种直接测量神经元活动并将其转化为信息或行动的方法。来源：马克·汉伦/斯坦福大学切开大脑插入电极的过程就像你想的那样棘手和危险。（也许更危险一点。）但自1950年代以来，人们一直在这样做，尽管引起了一些公众的抗议，当时有争议的神经学家何塞·罗德里格斯·德尔加多对癫痫和精神分裂症患者的皮层进行了实验。在90年代，神经科学家菲尔·肯尼迪在患有“锁定综合症”的受试者大脑中植入电极，这是一种几乎所有自愿肌肉瘫痪的状态，除了控制眼睛的肌肉，以便他们能够打出信息。（FDA因安全问题停止了肯尼迪的工作。）大约在那个时候，布朗大学教授约翰·多诺休开始开发神经接口，以研究大脑如何将思想转化为行动，这最终导致了BrainGate项目的诞生。

“这个领域进展得非常非常快，”布朗神经运动实验室的负责人大卫·博顿说。过去一年尤其令人印象深刻。匹兹堡大学医学中心的研究人员将机器人手指的触觉传感器连接到一名瘫痪男子的感觉皮层，使他能够感受到触摸的物体。在凯斯西储大学，科学家将一名瘫痪男子的运动皮层与一台电刺激他手臂肌肉的计算机连接，使他能够将一叉食物从盘子送到嘴里。在布朗，博顿的团队在一只猴子的运动皮层中植入电极和无线发射器，并将其连接到一台与动物腿部相连的接收器，恢复了它的行走动作。

综合来看，这些程序为因事故或疾病导致的神经系统故障提供了人工替代的路线图。四肢瘫痪患者的思维可以重新连接到他们自己的肌肉，或与机器连接。博顿说，这只是时间问题，而不是是否的问题。

正如激光矫视手术从库布里克式的噩梦变成了午餐时间可以做的事情，脑植入物也可能成为治疗帕金森病、癫痫或慢性疼痛等疾病的合理干预措施。它们甚至可能通过增加记忆存储或仅通过思想实现交流来改善健康的大脑。

盯着天花板看久了，很容易担心脑机接口（BCI）更黑暗的可能性。那种让我们从身体和思想中解脱出来的赛博融合，也可能给其他人提供进入的方式。一旦微型机器人能够改变人们的情绪，它们还能改变什么？垃圾邮件、社交媒体成瘾或黑客攻击在你大脑中是什么样子？

这还有一段时间，正如德格雷所指出的。他一直在阅读BCI研究，并相信他最终能够做到比每分钟打九个半字更多的事情。“我们正在建立基础，学习如何直接从皮层控制事物，”他说。

屏幕上的键盘让患者可以输入文字。来源：马克·汉伦/斯坦福大学已经有几家公司，包括 雷神公司 和 洛克希德·马丁公司，开发了增强健康身体力量的动力外骨骼。如果科学家能够开发出让四肢瘫痪者感知和操控物体的传感器和执行器，他们就可以将人类和外骨骼整合成一个完全功能的半机械人。这将不是一项小成就——神经学家并不完全理解我们的脑如何无缝协调感觉和行动——但总有一天，瘫痪将有效地成为一个解决的问题。

这项技术还将延伸用户与机器之间的距离。机器人指尖上的压力敏感垫可以将信息传递到下一个房间、下一个州或半个世界之外用户的感觉皮层，而反方向传输的运动信息可以引导机器人手臂行动。“大脑位于何处并不重要，”德格雷说。“我总有一天会像鸟一样飞。字面上说，天空是极限。”

德格雷准备迎接变化。他的呼吸操作轮椅可以让他从卧室到BrainGate的斯坦福实验室往返2.5英里，但他表示，轮椅最好的功能是通过吹气操控轮椅屏幕上的数字菜单，使自己抬高额外的13英寸。那13英寸的差距意味着“我可以坐在酒吧里看电视上的足球比赛，和旁边的人聊天，就像其他人一样。”他想象着，去掉他所感受到的其他社交障碍。

我建议，与人一对一重新连接的潜力可能是巨大的。“巨大的，”德格雷说。“全大写字母，后面加上两个感叹号。巨大的。”