血管支架助力脑机接口或可实现意念上网

文/陈根

2020年8月末,马斯克以及其脑机接口公司Neuralink有关脑机接口最新进展的发布会直播吸引了全球15万人的关注,一时间,关于脑机接口的讨论纷至沓来。

尽管脑机接口作为技术给人们提供了一个了解大脑“黑箱”的机会,但这种技术仍处在早期阶段,除了收集信息的精度仍有待发展,还可能对大脑造成损害。

根据脑机接口与大脑的连接方式,可以分为非侵入式性、侵入式性和半侵入式性脑机接口。若是用非侵入式的头皮电极,就只能隔着头皮、颅骨和脑膜记录到大脑宏观层面的脑电波(electroencephalogram, EEG),精度很差。而选择侵入式或半侵入式方式,破解了精度局限,但数量和安全又成了问题。

马斯克和他的团队使用的就是在皮质上植入和皮质里植入相结合的方式,将类似于微丝阵列(用于皮层上)和密歇根式探针(用于皮层中)的电极植入到人的脑内。这意味着,其将可能面临慢性神经炎症,局部脑组织损伤,以及局部脑组织损伤带来的细胞反应(小神经胶质反应和星形胶质细胞反应)还有电极穿透时引发的细胞外基质变化的反应。

近来,一项新研究独辟蹊径,借鉴了血管支架技术,开发出了能读取思想的电极,为减少脑机接口对大脑损伤提供了一个新途径。

具体来说,研究人员将电极安装在可膨胀的弹性血管支架上,穿过血管,引入被试的大脑。在这项针对 2 名受试的实验测试过程中,研究人员将一根由支架牵引的电线沿着喉部静脉,向上延伸,进入大脑初级运动皮层附近的血管,在血管撑开支架。

此外,研究团队事先通过手术在受试胸口植入了一个红外发射器,当受试的大脑发送信号传递运动意图时,电极就开始接收这些信号并将它们以无线的方式传送给计算机。

试验证明,在几周的训练后,两名受试都能够在眼动仪的帮助下移动光标,还能通过植入的设备,凭借脑中的想法点击光标。而能读取被试的“点击”信号,将足以保证患者发送文字信息、网上购物、以及执行其他日常线上活动。

当然,此项研究依旧要面对信号转换的技术掣肘。事实上,虽然电极支架能够收集来自大脑的信号,但机器学习算法需要理解这些信号代表着什么。而对于目前来说,即便在最理想的状态下,信号也无法完美地反映思想。

其研究结果已发表于《神经介入外科杂志》上。