脑机接口时代即将来临

一年一度的美国神经科学学会年会于2017年11月中旬在美国首府华盛顿特区召开,来自美国的两个研究小组在会上向全世界公布了一个惊人的消息:由美国军方资助的植入式人工智能(AI)芯片将在美国开展人体试验,未来的精神类疾病患者有望在没有外力介入的情况下自行获得救治。

据《自然》杂志官网报道,这种芯片同时具备向深部脑组织发射高频电脉冲和从相应的脑组织接收神经脉冲信号的能力。芯片中预装的AI处理器能够根据接收到的神经信号判断出病人的精神状态,然后指挥芯片发射出相应的电脉冲,以达到治疗效果。比如,抑郁症患者在情绪低落时脑组织会放出特定的神经信号,一旦芯片检测到这种信号,便能立即向脑组织发射相应的治疗性电脉冲,让病人振作起来。

也许有读者会问,这玩意儿不就相当于电子毒品吗?难道赛博朋克们的预言这么快就要成真了?其实,只要对该领域稍微有些了解的话就会知道,这类“黑科技”其实早就在应用了,如今只不过加上了AI的成分,变得更加智能了而已。

早在上世纪60年代,科学家就发现帕金森氏症的部分症状可以通过向病人脑干深处发射高频电脉冲来缓解。此前医生们都是通过切除部分脑组织来治疗这种疾病的,电刺激疗法显然要经济得多,但其工作原理至今未明。

到了80年代时,植入式长效电脉冲发射器已经开始普及了。医生们在病人体内植入一个如火柴盒般大小的发射器,电脉冲信号通过一根埋入皮下的电线引入大脑。问题在于,电脉冲的频率和强度都要根据病人的具体情况由医生事先调好,很难更改。

迄今为止已经有超过10万名病人接受过这类疗法,实践证明该法虽然不能根治帕金森氏症,却能有效缓解病人的症状,减少肌肉的不自主抖动。

医生们还在其他类型的精神性疾病患者当中尝试了电脉冲疗法,发现虽然有效,但远不如帕金森氏症那么显著。一来帕金森氏症的机理已经研究得比较清楚了,医生们容易做出判断;二来像抑郁症和自闭症等比较“高级”的神经性疾病缺乏动物模型,只能在人类病人身上做试验,不但限制太多,而且其复杂性也远超帕金森氏症,医生们迫切需要从病人的大脑中得到即时反馈,以此来提高治疗效果。

为了满足医生们的需要,著名的医疗设备制造公司美敦力(Medtronic)于2013年开发出了一款全新的植入式电脉冲发射器,可以在发射电脉冲的同时记录下受试者大脑发出的神经脉冲,从此医生们就可以从病人那里得到即时反馈,以此来调整电脉冲的频率和强度,以期达到最佳治疗效果。

“这就相当于在病人的脑壳上开了一个天窗,医生们可以随时观察病人大脑的反应。”一位医生这样解释。

这个新装置虽然已经很好了,但仍然属于被动式的治疗设备,必须要由医生对其进行远程操控才能达到最佳工作状态。接下来一个很自然的想法就是把AI技术整合进来,开发出全自动的植入式电脉冲发射器,能够根据病人情况自行做出判断,最大限度地实现个人化治疗的目标。

美国国防部下属的高级研究计划署(DARPA)于2013年宣布出资7000万美元,希望能在未来5年内将该技术用于人体试验。从目前公布的消息来看,目标似乎已经按时完成了。表面上看,美军之所以资助该项目是为了治疗士兵当中最常见的应激障碍综合征和焦虑症,但该项研究的长远目标肯定不止这些。谷歌研制的围棋程序“阿法狗”已经向人类展示了AI的潜力,未来的人工智能如果能够和人类智能结合起来,开发出真正意义上的“电脑”,其前景将不可限量。

(图片来自网络)

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