馬斯克的腦機接口能讓盲人看見世界?專家:為時尚早
「僅僅靠觸覺就能感受到這么多的幸福,那么,如果能看見,我會發(fā)現(xiàn)多少更美好的東西啊!」《假如給我三天光明》的作者海倫?凱勒曾經(jīng)寫下這樣的句子。
在眾多科研方向中,讓盲人重見光明是一個充滿挑戰(zhàn)和希望的領(lǐng)域。如今,馬斯克的 Neuralink 腦機接口公司正在向這一問題發(fā)起挑戰(zhàn)。而且,他們研發(fā)中的新設(shè)備 ——Blindsight 剛剛獲得了美國食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)頒發(fā)的「突破性設(shè)備」認定。
在轉(zhuǎn)發(fā)該消息的同時,馬斯克宣稱,只要視覺皮層完好無損,該設(shè)備就能讓失去雙眼和視神經(jīng)的人重見光明。這包括那些自出生起就失明的人。
不過,馬斯克也提醒說,該設(shè)備最初提供的視覺分辨率較低,類似于雅達利游戲圖形。
但最終,「它有可能比自然視力更好,讓你能夠看到紅外線、紫外線甚至雷達波長,就像 Geordi La Forge 那樣?!?/span>
Geordi La Forge 是電影《星際迷航》中的角色。這個角色配備了一種類似電子眼罩的裝置 ——VISOR。他最初戴上 VISOR 時覺得非常不舒服,但 VISOR 可以讓他看到人們的心率和體溫等情況,甚至可以探測到說謊的人類。
在 3 月份的一則推文中,馬斯克還提到,Blindsight 植入物已經(jīng)在猴子身上發(fā)揮了作用。
馬斯克的這些帖子引起了很大轟動。畢竟,前段時間,Neuralink 剛剛為第二名癱瘓患者植入了腦機設(shè)備,幫助他們用意念玩起了 CS,還能畫 CAD這樣的成就讓人們相信,馬斯克可以實現(xiàn)他所描繪的愿景。
甚至有人已經(jīng)開始暢想,如果 Blindsight 所提供的視覺真的比自然視覺還要強大,會不會有很多人故意讓自己失明,去換上這個設(shè)備?
按目前的情況來看,這種暢想顯然為時尚早。
前面提到的 FDA 突破性設(shè)備計劃是一項制造商可以自愿申請的計劃。如果獲得批準,「制造商就有機會通過幾種不同的計劃選項與 FDA 的專家進行互動,以有效解決上市前審查階段出現(xiàn)的問題」。該認定也讓被認定者能夠獲得 FDA 的優(yōu)先審查權(quán)。
2023 年,有 145 種醫(yī)療器械獲得了同樣的突破性認定,自 2015 年該計劃推出以來,已有近 1000 種醫(yī)療器械獲得授權(quán)。
Neuralink 公司的 Blindsight 是一種已經(jīng)使用了幾十年的技術(shù)的新迭代。該技術(shù)用于實驗性地為某些盲人恢復(fù)非常有限的視力。一個微電極陣列被嵌入到視覺皮層中,并以從相機中獲取的模式刺激那里的神經(jīng)元。在某種程度上,它確實就是這么簡單,能夠在那些可能從未見過的人身上產(chǎn)生視覺現(xiàn)象。
但要說這種裝置能讓盲人看見東西,還為時尚早。
一個長期以來都存在的問題是,陣列上的電極密度太低,只有幾十個,這意味著受試者「看到」的東西實際上更像是幾顆星星在閃爍,沒有明顯的規(guī)律可循,因為穿刺和刺激大腦皮層的部分基本上是隨機的。
Neuralink 的進步在這一領(lǐng)域非常受歡迎,它正在提高電極密度。但這種方法也存在同樣的根本性缺陷。
華盛頓大學(xué)兩位神經(jīng)科學(xué)教授 ——Ione Fine 和 Geoffrey Boynton 撰寫的一篇文章指出,馬斯克的聲明基于一個錯誤的假設(shè),即大腦中的神經(jīng)元可以像屏幕上的像素一樣簡單處理視覺信息。工程師們常常認為「更多的像素等于更好的視力」,這在顯示器和手機屏幕上可能是正確的,但在大腦中卻并非如此。
為了探索這一問題,他們進行了一項新研究,創(chuàng)建了一個人類視覺的計算模型,模擬了極高分辨率皮層植入物可能提供的視覺體驗。他們發(fā)現(xiàn),即使是 45,000 像素的清晰貓視頻,當(dāng)通過模擬 45,000 個皮層電極(每個電極刺激一個神經(jīng)元)生成時,雖然貓的形象仍然可辨,但場景的大部分細節(jié)都丟失了。
這種模糊的原因是因為人類視覺皮層中的神經(jīng)元并不像屏幕上的像素那樣代表微小的點。相反,每個神經(jīng)元都有一個特定的感受野,這是視覺刺激必須具有的位置和模式,才能使該神經(jīng)元產(chǎn)生反應(yīng)。電刺激單個神經(jīng)元會產(chǎn)生一個由其感受野決定的模糊斑點。即使是最小的電極 —— 刺激單個神經(jīng)元 —— 也會產(chǎn)生一個模糊的斑點。
想象一下,當(dāng)你在夜空中看到一顆星星時,每個空間點都由成千上萬個具有重疊感受野的神經(jīng)元表示。一個微小的光點,如星星,會在所有這些神經(jīng)元中產(chǎn)生復(fù)雜的反應(yīng)模式。
要通過皮層刺激產(chǎn)生看到一顆星星的視覺體驗,你需要復(fù)制一種與自然視覺產(chǎn)生的模式相似的神經(jīng)反應(yīng)模式。顯然,這需要數(shù)千個電極。但同時,你還需要復(fù)制正確的神經(jīng)元反應(yīng)模式,這需要知道每個神經(jīng)元的感受野。研究者的模擬顯示,僅僅知道每個神經(jīng)元的感受野在空間中的位置是不夠的 —— 如果你不知道每個感受野的方向和大小,那么星星就會變成一個模糊的團。
因此,即使是一顆星星 —— 一個單一的、明亮的像素 —— 在視覺皮層中也會產(chǎn)生極其復(fù)雜的神經(jīng)反應(yīng)。想象一下,要準確地再現(xiàn)自然視覺,需要多么復(fù)雜的皮層刺激模式。
一些科學(xué)家提出,通過刺激正確的電極組合,可以產(chǎn)生自然視覺。不幸的是,目前還沒有人提出一種合理的確定特定盲人患者中每個神經(jīng)元感受野的方法。沒有這些信息,就無法看到星星。無論電極數(shù)量有多少,皮層植入物提供的視覺體驗仍然會是粗糙和不完美的。
Neuralink 似乎已經(jīng)開發(fā)出了一種更好、更密的微電極陣列,并且可能找到了更有效、風(fēng)險更低的植入方法,減少了排斥反應(yīng)或腦損傷的可能性。但如上所述,這樣做是遠遠不夠的。
此外,對于那些從出生起就失明的人來說,他們并沒有發(fā)展出通過眼睛看東西的生物學(xué)能力。這意味著,盡管他們的視覺皮層在細胞層面上為視覺任務(wù)進行了優(yōu)化,但那些構(gòu)建視力正常人士所理解的視覺概念的神經(jīng)通路并不存在。馬斯克的說法可能會誤導(dǎo)人們。
這并不是說 Neuralink 的 Blindsight 技術(shù)不好或者不會有效,但困難時客觀存在的,恢復(fù)視力不僅僅是一個工程問題。
我們衷心地希望,馬斯克所說的一切能夠早日實現(xiàn)。