第一个 Neuralink 用户描述了使用埃隆·马斯克的大脑芯片生活的高潮和低谷

30 岁的诺兰·阿博 (Noland Arbaugh) 表示 Neuralink 芯片让他“重新与世界联系”

诺兰·阿博（Noland Arbaugh）的头骨中嵌入了一个计算机芯片，他的大脑中嵌入了一个电极阵列。但 Neuralink 脑机接口（BCI）的第一个用户 Arbaugh 表示，如果他不记得做过手术，他就不会知道硬件在那里。 “如果我失去了记忆，当我醒来时，你告诉我，我的大脑中植入了某种东西，那么我可能不会相信你，”这位下半身瘫痪的 30 岁亚利桑那州居民说道。自 2016 年游泳事故以来，他的脖子中间一直受到伤害。 “我对它没有任何感觉——除非有人去用身体推动它，否则我无法知道它在那里。”

Neuralink 芯片在物理上可能并不引人注目，但阿博表示，它对他的生活产生了很大影响，让他“与世界重新建立联系”。他在一月份接受了机器人手术，接受了 N1 植入物，也称为“Link”，这是 Neuralink 首次批准的人体试验。

BCI 已经存在了几十年。但由于亿万富翁技术专家埃隆·马斯克拥有 Neuralink，该公司受到了极大的关注。它重新引起了公众对这项技术的兴趣，该技术可以显着改善四肢瘫痪患者（例如阿博）以及患有其他残疾或神经退行性疾病的患者的生活。

脑机接口记录大脑中的电活动，并将这些数据转化为输出动作，例如打开和关闭机械手或单击电脑鼠标。它们的设计、侵入程度和捕获信息的分辨率各不相同。有些通过放置在受试者头部的完全外部脑电图 (EEG) 阵列来检测神经元的电活动。其他人则使用放置在大脑表面的电极来跟踪神经活动。然后是皮质内装置，它使用直接植入脑组织的电极，以尽可能接近目标神经元。 Neuralink 的植入物就属于这一类。

卡内基梅隆大学机械工程师兼神经科学家道格拉斯·韦伯 (Douglas Weber) 表示，捕捉神经活动就像试图在拥挤的体育场内记录两个人之间的闲聊一样。要听到除了人群的咆哮之外的任何声音，您需要靠近说话的人。他解释说：“离说话者越远，对话就越混乱。”Neuralink 将电极插入大脑的运动控制运动皮层，将“传感器放置在正在对话的单个神经元旁边”。

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Neuralink 并不是第一个这样做的。一种名为“犹他阵列”的设备（一种微小的矩形硅尖网格）是皮质内脑机接口的标准电极系统。它是由犹他大学生物工程教授理查德·诺曼 (Richard Normann) 在 20 世纪 90 年代开发的； 2004 年，Matthew Nagle 成为第一个使用 Utah Array BCI 通过意念控制光标的人。 Neuralink 的设计借鉴了之前的微丝研究，也不是第一个用细而柔性的线网络取代刚性的 Utah 阵列，这些线的长度上有电极。

然而，Neuralink 所做的是将多项进步浓缩到一个可植入的皮质内无线设备中。匹兹堡大学生物医学工程师兼副教授詹妮弗·科林格 (Jennifer Collinger) 表示：“他们吸收了我所见过的一切精华，并将其整合在一起。”

数据转化为行动

Link 的圆形电子集线器连接到 64 条超细螺纹，总共包含 1,024 个电极。这大约是犹他阵列电极数量的 10 倍（尽管多个犹他阵列已同时植入一个人的大脑中）。 Link 通过蓝牙传输来自大脑的压缩神经数据，并且根据用户独特的神经模式调整的算法将这些数据转化为行动。

阿博说，植入手术后一周内他就能移动数字光标。他通过两种方式做到这一点。他将这称为“尝试运动”，或者只是想让瘫痪的肢体去做它不再能做的事情。通过刺激手上的肌肉运动（他说仍然可以产生轻微的摆动）并经历用那只手使用鼠标的心理动作，他可以毫不费力地在屏幕上移动光标。 “这非常直观，”阿博说。

他还发现，看着光标并想象他想要的路径可以让他在屏幕上导航。他称之为“想象的运动”。他经常结合使用这两种方法。第一个需要更多的体力消耗，而第二个需要额外的精神集中。但两者都允许多任务处理：阿博可以在操作电脑的同时说话或吃饭。

在植入之前，如果阿博想要使用电脑，他可以通过语音命令或在触摸屏上移动口棒（这需要有人帮助他就位）来完成。但阿博表示，有了 BCI，他能够做得更多——更快、更独立、更舒适。布朗大学、马萨诸塞州总医院、哈佛医学院和退伍军人管理局普罗维登斯医疗系统的神经重症监护医生和神经科学家 Leigh Hochberg 表示，使用最好的脑机接口“应该感觉像身体健全的自愿运动一样自然”。在他的工作中，他进行了多项 BCI 人体试验和研究，包括 Neuralink 的一些研究。霍赫伯格说，他有时会根据主题对用户体验的描述程度来衡量设备的工作情况。 “如果我们的参与者不能准确地告诉我们他们是如何做某事的，”他说，“我们就知道我们走在正确的轨道上。”

Neuralink 声称 Arbaugh 打破了 BCI 光标控制的记录，达到了每秒 8 位，这是一个兼顾速度和准确性的指标。 （Neuralink 发布了其光标控制基准测试，这是一项方形点击任务，如果您想将自己的能力与 Arbaugh 进行比较。）Arbaugh 说，他一次使用他的设备几个小时来浏览网页、发送短信、滚动社交媒体媒体、导航应用程序以及——也许最重要的是——玩视频游戏。在线国际象棋和世界建设策略游戏《文明 VI》一直是他的最爱。

他说，该设备有一个不可避免的缺点：需要定期充电，这会中断他的游戏过程。为了给他的植入物供电，阿博戴了一顶带有嵌入式无线充电器的帽子——这与许多研究环境中仍在使用的插入式 BCI 相比是一个巨大的变化。他说，除此之外，使用该链接基本上是无缝的——除了二月份它几乎停止工作的时候。

缩回螺纹

手术后大约一个月，阿博的植入物失去了重要功能。起初他以为这是一个软件错误，但 Neuralink 团队很快告诉他这是一个硬件问题。 Arbaugh 表示，Neuralink 对电极信号的分析显示，85% 的植入物螺纹已经“缩回”或移出位置。 Neuralink 于 5 月 8 日（也就是检测到问题几个月后）在一篇博客文章中首次公开报告了该问题。 （Neuralink 没有回应《科学美国人》关于线程撤回的问题。）

“这真的很难接受，”阿博说。 “我只是咬牙切齿地投入其中。我已经到达了这么高的地方。一个月后，[感觉]一切都将崩溃。”

韦伯指出，这种失望和焦虑的可能性是人类脑机接口研究中“最大的风险”之一。 “想象一下第一次经历脊髓损伤的压力。现在想象一下必须再次经历这种情况，”他说。

Arbaugh 说，通过调整系统的算法以响应仍在传输数据的电极，Neuralink 能够恢复植入物的大部分功能。此后，他在视频演示中展示了他的光标能力，并表示他又重新打破了速度记录。但有些修复需要创造性的解决方案。 Neuralink 工程师创建了一个系统，Arbaugh 通过将光标悬停在适当位置 0.3 秒而不是单击来在屏幕上进行选择。 “我们计划回到由我发起的单击操作，”他说。但这还没有发生。

该公司也没有发布关于阿博经历的正式科学报告。剑桥大学生物电子实验室的工程师乔治·马利亚拉斯 (George Malliaras) 表示，这限制了目前对该技术的了解程度。马利亚拉斯指出，目前尚不清楚这些螺纹为何缩回或缩回了多远，它们的位置是否继续移动，或者剩余的螺纹是否已经稳定。 “我们必须等到带有数据的论文发表，”他说。

与此同时，美国食品和药物管理局已批准 Neuralink 推进临床试验并将第二个设备植入另一个人的计划。正如《华尔街日报》首先报道的那样，该公司将尝试通过将 N1 的螺纹植入比在 Arbaugh 的案例中更深的位置（八毫米与三到五毫米）来解决回缩问题。 “这是一个值得测试的策略，假设它不会改变安全状况，”韦伯说。 “如果 FDA 认为不行，他们就不会这样做，所以它必须是他们的协议中已经批准的东西。希望它能解决问题。”

然而，阿博并没有因挫折而气馁。在他看来，他所经历的一切都有一个目的：为他人改进技术。 “这项研究的全部目的是找出什么有效，什么无效，”他说。 Neuralink 收集的每一条信息都会添加到数据池中，有一天，这些数据可能会实现 BCI 研究人员一些最雄心勃勃的目标：恢复瘫痪四肢的运动能力或恢复盲人的视力。 “我努力让自己的期望保持合理，”他说。但 BCI 领域的情况似乎正在迅速发生变化。他很高兴成为第一批人，也很高兴下一个人能得到更好的东西。

本文首次发表于《科学美国人》。 © ScientificAmerican.com。版权所有。 关注 TikTok 和 Instagram、X 和 Facebook。