腦機接口進一步：AI控制大腦植入物完成初步人體試驗

　　隨著神經科學近年來的快速發(fā)展，基于AI和神經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“神經信息”寫入大腦的設備。

　　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，美國神經科學學會(SocietyforNeuroscience,SfN)是世界上最大、最權威的神經科學組織，該非盈利性機構成立于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)，這是世界神經科學領域規(guī)模最大，最有影響力的頂級會議。

　　就在上周，2017年神經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，來自不同研究機構的科學家們利用大腦植入設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的局限性，因此利用AI為精神疾病量身打造了開關系統(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的大腦區(qū)域中得到了驗證。

　　目前，南加州大學團隊已經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)可以通過刺激扭轉其表現(xiàn)。目前，該團隊已經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，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模式后，在隨后的測試中利用電極刺激大腦。研究結果顯示，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。