腦機接口進一步：AI控制大腦植入物完成初步人體試驗

　　隨著神經(jīng)科學近年來的快速發(fā)展，基于AI和神經(jīng)科學的腦機接口成為了下一個投資風口，一批世界上最富有的投資者正把賭注押在神經(jīng)科學和人工智能之間的相互作用。全球十幾家公司，包括ElonMusk的旗下的創(chuàng)業(yè)公司Neuralink，都在投資、研發(fā)能夠“讀取”人腦活動和將“神經(jīng)信息”寫入大腦的設(shè)備。

　　人們看到了腦機接口在人類精神、心理及身體行為上的巨大潛力，如今也邁出了通往腦機接口的重要一步——由AI控制的大腦植入物已完成初步的人體試驗。

　　眾所周知，美國神經(jīng)科學學會(SocietyforNeuroscience,SfN)是世界上最大、最權(quán)威的神經(jīng)科學組織，該非盈利性機構(gòu)成立于1969年，目前在全球90多個國家擁有近3.7萬名會員，在全球擁有130多個分會，而神經(jīng)科學年會就是其舉辦的年度盛會，每年來自全球各地的科學家及外科醫(yī)生集聚在華盛頓分享他們的最新研究及發(fā)現(xiàn)，這是世界神經(jīng)科學領(lǐng)域規(guī)模最大，最有影響力的頂級會議。

　　就在上周，2017年神經(jīng)科學學會年會在美國華盛頓特區(qū)舉辦。本次年會中最引人矚目是大會上公布的一系列研究。在這些研究中，來自不同研究機構(gòu)的科學家們利用大腦植入設(shè)備檢測情緒障礙引起的的異常狀態(tài)，并通過AI算法釋放電脈沖回擊大腦，使大腦在沒有醫(yī)生介入的情況下恢復到健康狀態(tài)，以達到控制受試者情緒及行為的效果，目前這些研究已完成了初步的人體試驗。

　　來自加州大學舊金山分校(UCSF)和南加州大學(UniversityofSouthernCalifornia,USC)的聯(lián)合研究團隊基于植入式電極系統(tǒng)，追蹤并刺激大腦的活動，希望最終為患有抑郁癥及創(chuàng)傷后應激障礙等情緒或精神疾病的軍人及老兵提供治療方案。

　　實際上，植入式電極系統(tǒng)在醫(yī)療上的應用并不罕見。在以往的研究中，醫(yī)生對患有運動障礙(如帕金森)的患者，通過深部腦刺激(deep-brainstimulation)改變腦部的神經(jīng)活動進而影響患者的肢體行動。當然，他們也將這種手段應用到情緒障礙的治療中，但收效甚微。

　　對此，來自加州大學舊金山分校的團隊負責人EdwardChang表示，他們充分的了解了目前技術(shù)的局限性，因此利用AI為精神疾病量身打造了開關(guān)系統(tǒng)，只有在需要時電極才進行刺激。該團隊使用癲癇患者已經(jīng)植入大腦的電極，記錄間斷的(以往的研究為持續(xù)性的刺激)刺激后神經(jīng)的狀態(tài)。

　　該項目的另外一部分則由來自南加州大學的研究團隊完成，他們在SfN年會上展示了人類首張“情緒地圖”——即情緒是如何隨著時間的推移在大腦中編碼的。

　　南加州大學的電子工程師OmidSani和他的同事對6名植入了電極的癲癇病人展開了研究，他們記錄了一到三周內(nèi)6名患者的大腦活動及情緒變化的細節(jié)。通過對這兩部分信息的對比，研究人員找到了解讀人類情緒的“密碼本”——一種解碼情緒變化與大腦活動之間的算法，隨后在之前研究的與情緒有關(guān)的大腦區(qū)域中得到了驗證。

　　目前，南加州大學團隊已經(jīng)完成了部分人體閉環(huán)模擬實驗，只要發(fā)現(xiàn)合適的志愿者，團隊將展開新的單閉環(huán)系統(tǒng)測試。但由于項目剛剛起步，他們拒絕透露相關(guān)細節(jié)。

　　除此之外，來自波士頓的麻省總醫(yī)院(MassachusettsGeneralHospital,MGH)團隊采取了不同的研究方法，相對于針對某種特定的情緒或精神疾病，他們將注意力放在多種疾病中共同存在的行為及相關(guān)的大腦活動，比如注意力分散或缺乏同情心等。

　　在SfN年會上，麻省總醫(yī)院團隊提出了一種新的算法：當一個人從事分散注意力的任務時，例如匹配數(shù)字圖像或識別臉部情緒，可用該算法來刺激大腦。

　　麻省總醫(yī)院研究人員發(fā)現(xiàn)，用電脈沖刺激參與決策和情緒生成的大腦區(qū)域，可以顯著改善參與測試者的表現(xiàn)。他們還繪制了一個人因為健忘或分心而變得失落、減速的大腦活動，并發(fā)現(xiàn)可以通過刺激扭轉(zhuǎn)其表現(xiàn)。目前，該團隊已經(jīng)開始測試使用特定模式的大腦活動來自動刺激大腦的算法。

　　腦機接口(brain-computerinterface,BCI)是指在人或者動物腦部與外部設(shè)備間創(chuàng)建的直接連接通路，分為單項腦機接口和雙向腦機接口，用來完成腦與設(shè)備之間的信息交換，從入侵方式來看又可分為侵入式腦機接口、部分侵入式腦機接口以及非侵入式腦機接口。上述的項目都與人類的精神及情緒障礙的疾病研究相關(guān)，來自南加州大學的DongSong教授則是將電極植入運用在了記憶提升上。為了完成研究，Song教授選取了20名已植入電極的癲癇患者，在關(guān)于記憶的測試中，這些電極可以記錄受試者的大腦活動。

　　研究者在確定了最佳的記憶相關(guān)模式后，在隨后的測試中利用電極刺激大腦。研究結(jié)果顯示，這種刺激可以使短時記憶提高15%，工作記憶提升25%。而相對的，如果采取隨機刺激，記憶狀況則表現(xiàn)的更糟。

　　“目前，我們正在編寫可以提升記憶的‘神經(jīng)代碼’，而這是從未有過的，”Song說到。一旦“編碼”完成，這將意味著人類“升級”自身記憶將變成可能。

　　然而，始終無法回避的是尖銳的倫理和道德爭論。腦機接口的植入裝置毫無疑問可以改善某些精神類疾病，但由此帶來的問題難以估量，比如AI和腦機接口的運作很可能使患者對自我的情緒和行為控制產(chǎn)生懷疑。

　　同樣，人類感官功能的增強，比如前文中的記憶提升，很可能是對現(xiàn)有社會規(guī)則的一種破壞，引起公平問題及新的歧視。但對于一些患有阿爾茲海默癥的患者來說，這種AI與神經(jīng)科學的聯(lián)合系統(tǒng)卻可能為他們帶來巨大的幸福感提升。