馬斯克官宣!腦機介面新一代產品迎重大進展,讓盲人重新「看見」?

今年3 月,馬斯克透露,其旗下的腦機介面公司 Neuralink 大腦植入晶片Blind sight 將成為繼「心靈感應(Telepathy)」之後的下一代產品。

而在今天凌晨,該產品取得了最新進展——

大腦植入晶片Blindsight 正式獲得了FDA(美國食品藥物管理局)「突破性設備認證」。

簡單來說,擁有這項認證的設備將獲得FDA 的快速審查流程與更緊密的聯繫,通常能夠將審批時間縮短至六個月或更短。



那麼 Blind sight 有什麼用呢?

馬斯克曾表示,Blind sight 能夠讓那些失去雙眼和視神經的人恢復視覺。如果視覺皮層完好無損,甚至能讓生來失明的人第一次「看見」。

後續他還透露,Blindsight 已經在猴子身上起作用了,「分辨率一開始會很低,就像早期的任天堂畫質一樣,但最終可能會超過正常的人類視覺。」

事實上,在大腦中植入電子設備不再是科幻情節,各項技術和案例漸漸來到了現實,而人工視覺,就是大腦植入物的下一個方向。

不光馬斯克的腦機介面公司Neuralink,世界各地的研究所和公司都在進行相關的實驗,透過大腦植入物,為視障人士提供視覺。



這些技術都很類似:跳過眼球和視神經,直接透過電極向大腦發射視覺訊號。

雖然目前這項技術還在早期階段,視覺成像品質還比較粗糙,但無疑還是為視障人士群體帶去了「光明」。

《連線》一篇文章揭開了腦機介面應用的更多細節,以下是全文經APPSO 編譯:


Berna Gomez,西班牙埃爾切米蓋爾· 埃爾南德斯大學視覺設備研究的志願者


跳過眼睛,重現光明

Brian Bussard 的大腦中有25 個微小的晶片。

這些晶片於2022 年2 月安裝,是一套為失明人士提供基本視力的無線設備,Bussard 是這些設備測試的首位參與者。

56 歲的Bussard 在17 歲時因視網膜脫落失去了左眼視力,2016 年也因失去右眼視力而完全失明,「這是我經歷過最艱難的事情」,他說,最終他適應瞭如何在黑暗中生存。

2021 年,Bussard 聽說了芝加哥伊利諾理工學院的視覺假體實驗。研究人員警告他說,該設備是實驗性的,視覺能力也不太可能恢復到以前的水平。

儘管如此,Bussard 還是選擇了報名。現在Bussard 靠著這25 個小晶片,獲得了非常有限的視力,透過白色和彩虹色圓點來感知外界的人和物體,他形容:

就像雷達螢幕上的閃光。


Brian Bussard


Bussard 是世界上為數不多冒著腦部手術的風險獲得視覺假體的視障人士。類似的實驗也在西班牙的埃爾切米蓋爾· 埃爾南德斯大學進行,這所大學的研究人員為四個人植入了類似的系統。

要理解這些電子設備如何為視障人士帶去光明,需要先理解眼球成像的原理。

當光線進入眼球時,它首先穿過角膜和晶狀體,即眼睛的外層和中間層,當光線到達眼睛後部的視網膜時,被稱為光感受器的細胞將其轉換為電信號,再通過視神經傳播到大腦,大腦就將這些電訊號解析為看到的影像。

大部分視障發生的原因,都是視網膜或視神經的損壞,導致眼睛無法與大腦正常溝通。

而植入物的原理,正是完全繞過眼睛和視神經,將訊息直接發送給大腦,因此理論上說,透過植入物有可能解決任何失明的原因,無論是眼病還是外傷。

負責與眼睛交流,處理眼球發送訊息的特定大腦區域稱為視覺皮層,位於頭部後部,為植入電子設備提供了便利。


伊利諾伊州理工學院實驗團隊發布的原理圖


為了將25 塊晶片植入Bussard 的大腦,外科醫生進行了常規的開顱手術,切去了他的一塊頭骨。

這25 塊晶片其實是小型化的刺激器,可以發出溫和的電流,每個晶片的大小約等於一個鉛筆橡皮擦,包含16 個比頭髮絲還細的微小電極,每個電極都可以單獨控制,Bussard 腦中一共有400 個植入的電極。

而一副安裝在眼鏡上的攝影機將會為Bussard 捕捉周圍的環境,捕捉的影像將使用特殊軟體進行處理,轉化為與植入晶片網路通訊的命令,從而啟動特定的電極來刺激神經元。

透過這種刺激,神經元會產生一種被稱為「光幻視」(phosphenes)的視覺感知,看起來像光點。而在這個過程中,光線從來沒有真正到達過眼睛。

由於這些電極只聚集在視覺皮質的一個區域,因此Bussard 只能在視野範圍的左下角看見「光幻視」。雖然整體效果和完全的恢復視覺還相去甚遠,但這些「光幻視」已經足夠提高Bussard 在房間裡導航和執行基本任務的能力,他現在可以從放在桌上的四個物體中挑出一個盤子。

在埃爾切米蓋爾· 埃爾南德斯大學的研究中,實驗者只安裝了包含100 個電極的植入裝置,而實驗的領導者Eduardo Fernández 表示,四名志願者都能夠識別線條、形狀和簡單的字母。

Fernández 表示,比起「視覺恢復」,這項技術目前的目標是改善視障人士的定向和活動能力。他指出,一名志工已經能夠在VR 螢幕跑步機中避開障礙物。

因此,Fernández 希望在未來能夠添加更多的電極,增加光幻視的數量,形成更詳細的影像。

匹茲堡大學眼科助理教授Xing Chen 也同意這個觀點,她認為,如果要恢復視力,將需要植入數百到數千個電極。

而Bussard 實驗的領導者Philip Troyk 認為,重要的不是電極數量,而是電極植入的位置,在視覺皮層上更分佈式地植入電極會產生更多的光點,不過,這意味著更深入的手術。


信心滿滿的馬斯克

馬斯克先前也宣布,其旗下的腦機介面公司Neuralink下一步計畫是「Blindsight」產品的開發,據悉,這款產品和Bussard 正在使用的方案類似,完全繞過眼睛和視神經,直接向大腦發送視覺資訊.



馬斯克對Blindsight 很有信心。三月份,馬斯克在X 上表示,Blindsight 已經在猴子上運行了(他補充,沒有一隻猴子在這個過程中死亡或重傷)。

他也表示,雖然在目前的早期階段,生成的視覺解析度會很低,但最終可能會超過正常的人類視覺。

在更早之前的2022 年11 月,馬斯克也曾聲稱,即使是先天失明、從未有過視力之人,他們也有信心讓他恢復視力。

除了馬斯克,也有不少市場上的公司在研發類似的設備。總部在美國加州的Cortigent 就在研究一個名為Orion 的類似大腦植入設備,已經用於六名視障人士。


Cortigent 與Orion 設備


光明之路道阻且長

對於目前的技術和研究水準而言,這項技術還處於非常早期的階段,還有大量的挑戰需要面對。

第一個挑戰就是,植入物需要根據每位植入者進行客製化。每個人的視覺皮層都略有不同,因此電極植入的位置、產生多大的電流都需要實驗和客製化。

由於要對大腦進行電擊,實驗人員對電流的大小非常謹慎。如果電流太大,很容易產生癲癇發作、疼痛和腦組織損傷的副作用,如果電流太小,也不能達到理想的成像效果。

另一個障礙是植入設備的使用壽命。在匹茲堡和西班牙的實驗中,研究人員使用了由100 個微小矽針組成的方形網格,每個針的尖端都有一個電極。

這個方案可以持續數月到數年,但一旦植入物周圍形成疤痕組織,並幹擾這個裝置從附近的神經元接收訊號時,這個裝置可能會停止運作。

而Neuralink 正在開發更小、更靈活的電極,可以穿透大腦。 Neralink 目前的裝置將會置於頭骨中,透過細細的線狀電極延伸到腦組織中。

Chen 對這種想法表示認可,認為較軟的電極有可能延長植入物的壽命,但實際上如何還有待觀察。

而失明的持續時間是否會影響這些設備的工作情況也值得討論。西班牙研究的其中一位參與者失明了16 年,而Bussard 完全失明6 年。

Chen 認為,越早介入越好,因為經過多年的失明,視覺系統會退化,不過還是需要係統研究和證明。

而對於馬斯克為先天失明人士恢復視力的言論,西班牙的Fernández 不太確定是否可能,因為這從未試驗過。而且從理論上講,先天失明的人從未使用過大腦的視覺皮層來處理視覺訊息,而一個正常的視覺皮層是目前這些植入物正常運作的重要前提。


伊利諾伊理工學院的團隊在對設備進行實驗


目前而言,Bussard 只能在實驗室中使用視覺植入物,因為研究人員可以控制刺激,不過研究人員也正在開發行動系統讓未來的參與者可以在家中使用。

而在西班牙的研究中,參與者只會植入這些設備六個月,而後將會被移除。

目前這項技術還處於非常早期的階段,距離「恢復視力」還有很長的距離,不過Bussard 實驗的Troyk 和馬斯克都認為,這種實驗的目的不僅是「恢復視力」,更是去探究人工視覺的可能性。

Bussard 知道自己在有生之年無法從這個實驗中受益太多,但他說:

我這樣做是為了子孫後代。

( APPSO )