將大腦連接到計(jì)算機(jī)的新技術(shù)研發(fā)成功，計(jì)劃創(chuàng)建高速的神經(jīng)寬帶接口

近日，美國國防高級研究計(jì)劃局（DARPA）關(guān)于腦機(jī)接口的項(xiàng)目又有了新進(jìn)展，其中參與該項(xiàng)目的一家名為Paradromics的初創(chuàng)公司表示，現(xiàn)在正在致力于開發(fā)一種將大腦連接到計(jì)算機(jī)的新技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)以每秒千兆比特的速度傳輸數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建高速的神經(jīng)寬帶接口。

此前7月份的時候，Paradromics獲得了美國國防部高級研究計(jì)劃署資助的1800萬美元，以用來開發(fā)人造植入設(shè)備。現(xiàn)在，該公司表示，預(yù)計(jì)將于2021年開始針對該設(shè)備進(jìn)行臨床試驗(yàn)。

近期，該公司專注于研發(fā)一種“皮質(zhì)調(diào)制解調(diào)器”來恢復(fù)失去談話能力的人的語言表達(dá)功能，如幫助物理學(xué)家史蒂芬·霍金的Lou Gehrig病患者。

對此，Paradromics公司首席執(zhí)行官M(fèi)att Angle表示：“當(dāng)您將大腦連接到電腦時，您可以將大腦連接到計(jì)算機(jī)的任何硬件配置上，實(shí)現(xiàn)如語音、視頻等功能。醫(yī)學(xué)上，醫(yī)生無法輕易地讓人的眼睛重新看見光明。但是，通過用腦機(jī)接口代替人體的神經(jīng)連接，可以顯著改善此前麻煩不斷的生活。”

目前，關(guān)于腦機(jī)接口技術(shù)的最新進(jìn)展是癱瘓患者可以利用大腦的意識，通過神經(jīng)植入物來控制假肢，該技術(shù)甚至讓使用者對假肢的接觸有些微的感覺。同時，在視覺研究領(lǐng)域，已有一種視網(wǎng)膜植入物可以通過腦機(jī)接口技術(shù)實(shí)現(xiàn)對視網(wǎng)膜色素沉著癥患者的視覺的“恢復(fù)”。

但是該領(lǐng)域的一個重大突出問題還在于如何快速地向大腦發(fā)送更多信息，換言之，就是如何增加信號傳輸?shù)膸挕?/p>

現(xiàn)在最先進(jìn)的技術(shù)，體現(xiàn)在一個叫做猶他陣列的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)一次可以在大腦中安裝128個電極。

但Paradromics希望，當(dāng)猶他陣列部署到幾十個電極的情況下，獨(dú)立信道的數(shù)量可以達(dá)到數(shù)十萬個。對此，Angle說道：“如果100個信道就可以達(dá)到現(xiàn)在的水平，那十萬個甚至一百萬個信道可以做的就非常之多了。”

為此，該公司正在開發(fā)神經(jīng)輸入輸出總線（NIOB），以實(shí)現(xiàn)一種能夠閱讀和刺激大腦的腦調(diào)制解調(diào)器。NIOB采用的是可擴(kuò)展的模塊化設(shè)計(jì)，每個厘米寬的芯片可容納約50000個超薄的微線，該芯片放置在大腦上。

其中，每個微線連接3-5個個體神經(jīng)元，故而NIOB可以通過與神經(jīng)元的電活動相互作用實(shí)現(xiàn)信號的傳輸。每次神經(jīng)元發(fā)射信號時，就會釋放電脈沖，而這些脈沖會被微線記錄下來。通過微線，大腦能夠與計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的互換。

據(jù)了解，布朗大學(xué)和哥倫比亞大學(xué)也在共同進(jìn)行此項(xiàng)目的研究。

值得注意的是，為了達(dá)到預(yù)期的信號強(qiáng)度，目前微絲必須放置在腦中，這意味著植入NIOB需要進(jìn)行一次風(fēng)險極高的手術(shù)。

對此，Angel表示，腦外科手術(shù)雖然是侵入性的，但人們需要它。

隨著項(xiàng)目的一步步推進(jìn)，腦機(jī)接口技術(shù)將會愈加成熟，但筆者認(rèn)為，采取侵入性的方式終究不是優(yōu)選，未來可以融合新材料等相關(guān)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)非侵入式腦機(jī)接口，以實(shí)現(xiàn)技術(shù)的完善，并減少對患者的傷害。