斯坦福终身教授鹿炳伟:脑机接口想象无限 超级人类、数字灵魂皆有可能

斯坦福终身教授鹿炳伟:脑机接口想象无限超级人类、数字灵魂皆有可能鹿炳伟主持的脑科学实验室从事神经生物学的基础研究和人类神经系统疾病的研究与治疗,研究方向包括衰老的生物机制以及与衰老有关的阿尔茨海默症和帕金森症等神经退行性疾病的病理研究与治疗等。作为拥有多项针对神经系统疾病诊断与治疗专利的脑科学专家,鹿炳伟认为,AI确实带来巨大的革命性改变,在阿尔茨海默症研究领域,AI将可能在疾病诊断预测、亚型分类、厘清发病机制、药物研发等方面带来重大突破。斯坦福大学医学院病理学和神经生物学终身教授鹿炳伟接受第一财经独家专访阿尔茨海默症的未来第一财经:能否分享有关阿尔茨海默症(AD)研究的最新进展?鹿炳伟:阿尔茨海默症是由德国神经病理学家阿尔茨海默(AloisAlzheimer)首先发表相关病例。100多年前,他在患者脑部切片里发现两个病理特征,一是淀粉样蛋白斑块,二是神经纤维缠结,此后,上述两项特征一直作为AD研究的靶点,被视为致病的潜在原因。然而,经过近年的研究,业界发现尚不能认定这两者究竟是疾病的诱因还是结果,这点至关重要,如非致病因素,即便清除相关的斑块和缠结,患者也不能得到治愈,所以需要展开其他方向的研究。例如,AD是老年性疾病,65岁以上老年人患病率约为10%,85岁以上老年人中有近一半会不幸罹患。我们实验室发现,线粒体功能障碍与人类衰老密切相关,与AD发展也高度关联,在进行动物实验时,我们用药恢复线粒体功能后,动物的认知功能等各方面都得到很大改善,这说明线粒体与衰老、老年痴呆密切相关,我认为这会是日后的一个研究方向。第一财经:由于AD的发病机制尚不清晰,相关治疗只能减缓进程,疾病进展仍不可逆,拐点何时会到来?鹿炳伟:如果无法明确发病机制,只是将蛋白斑块或纤维残留暂时清除干净,不一定会达成长久的治愈效果。但我相信拐点终有一天会到来,只是拐点的发生并非因为研发出了某一种药物根治疾病,而是需要一种联合治疗的方式,有的药物可以清除蛋白斑块,有的药物帮助恢复线粒体功能,联合用药或许可以很好地控制病情。鹿炳伟教授在脑科学实验室(第一财经特约摄像马新华摄)“AI带来革命性改变”第一财经:你认为人工智能技术的爆发可能给AD研究带来什么样的突破?鹿炳伟:AI确实带来巨大的革命性改变,在阿尔茨海默症研究领域,我认为AI将给疾病诊断预测、亚型分类、厘清发病机制、药物研发等方面可能带来重大突破。在疾病诊断方面,目前,在很多情况下需要等到患者去世,研究其大脑切片找出病理特征,才能真正确诊,且失智症也与AD十分相似,如果运用AI进行大数据分析,有可能准确诊断出AD。疾病预测方面,AI有可能获知正常人患上AD有多大风险。阿尔茨海默症有不同亚型,基于数据分析,AI有可能将病人分成不同亚型对症下药。AI还有可能找到AD与哪些疾病相关,找到更新的致病基因,作为新的药物靶点。“超级人类、数字灵魂”第一财经:马斯克的Neuralink已于今年初完成首例人类患者大脑芯片植入,能否畅想一下脑机接口技术的更广泛应用,该技术的价值在哪里?鹿炳伟:其实脑机接口技术由来已久,在治疗癫痫或帕金森时,就会运用侵入式技术,将电极插入大脑,刺激一些神经线路以恢复一些功能。相关技术有望让四肢瘫痪的病人重获行动能力,或者运用意念控制机器,帮助他们吃饭穿衣行走。我觉得马斯克是一个极富远见的人物,其想法不仅是帮助病人这一群体,更宏大的目标可能是运用科技提高人类智力及各方面能力,创造出超级人类。大脑可能像计算机一样,上传储存记忆,适当时再重新下载,例如在得老年痴呆症之前就将记忆存下,未来通过外在储存的这套记忆,可以重新想起亲友。脑机接口有诸多应用,未来每个人都可以拥有一个虚拟世界里的数字灵魂,将大脑里所有的记忆、想法储存起来。第一财经:在硅谷,风投教父彼得·蒂尔企图通过激素和换血让自己长寿;亚马逊创始人贝索斯牵头投资逆转衰老公司Altos…根据你的研究,人类真的能得永生吗?鹿炳伟:我们能否向天再借500年、能否长生不老,这是一个永恒的话题。在工业革命之前,人类平均寿命大约三四十岁,到今天,平均寿命延伸至少一倍至七八十岁,但生命极限其实多年来并没有多大改变,早在工业革命前就有人活到110岁,现在,人类最长寿纪录保持者是法国的一位叫卡尔曼特(JeanneLouiseCalment)的女士,活到122岁。人类到底能活多久?是否有一个内在钟表来控制寿命的长短?如果能够发现并控制这个生物定律,运用基因工程或生物工程的办法加以改变,那有可能延长寿命。只是现在,我们对这方面的理解还是很浅。这里还有一个重要命题,即便能得到500年寿命,如果期间并不健康或是躺在病榻上,或许那种生命也没多大意义,最理想情形是能在有生之年活得健康,将自己的潜力发挥到极致,把有限的生命延长到极致,最后在没有痛苦的情况下离开这个世界。...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1426992.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1426992.htm

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专访清华大学脑机接口科研团队负责人:中美“脑机接口”下一突破是什么?中方团队脑机接口技术路径与美方有何不同?相关技术何时能得到成熟应用?清华团队相关技术负责人近日在接受《环球时报》记者采访时描绘了现实,也展望了远景。“在安全性和性能间寻求平衡”“我们的NEO技术突破并不是短时间内突然实现的,我们为此已经奋斗了十余年,走了很长的路才完成从科学想法到工程实现,最终步入临床试验的过程。”带领团队开展该项研究的清华大学医学院教授洪波近日在接受《环球时报》记者采访时表示,准确来说,其团队开展的是全球首例无线微创脑机接口试验,这与美国科研团队此前开展的打开硬脑膜全植入式的脑机接口试验不同,中方团队技术路径的关键在于微创。目前,脑机接口技术按照其是否需要侵入大脑以及侵入的程度分为非侵入式、侵入式、半侵入式三类。洪波借用“屋子”来阐释这些技术路径的不同:假设人类的大脑是一间屋子,屋中坐了几十个人,每个人都相当于一个脑细胞,全侵入式方案就相当于在每个人面前都放一个麦克风,此时信号采集的效果是最好的。马斯克“神经连接”公司采用的就是这种脑机方案,在硬脑膜内放入成百上千个电极采集脑细胞信号。而非侵入式的脑机技术相当于在屋外放一个麦克风,这时信号采集相对较弱,但安全性更高。而清华团队采用的则是一种“折中”的半侵入式方案,将电极放在硬脑膜外面。“此时采集的信号介于屋内屋外两者之间,有点像把麦克风贴在门边。我们追求的是安全性和性能之间的一种平衡。”洪波称。据了解,清华大学科研团队的无线微创植入脑机接口技术,是将多个电极贴在颅骨内的硬脑膜上,这一区域虽然信号采集不如直接将电极插入脑细胞内,但它不会对脑细胞产生损伤。“一般人的颅骨厚度有6毫米到1厘米,两侧和后脑甚至更厚,这足够嵌入电极和处理芯片。手术完成后,患者很快就可以回家,无线微创脑机技术更具长久性。”洪波表示。从科学上讲,侵入式脑机接口方案采集的信号量相较采用无线微创技术要强得多,但该技术的首要风险是感染。由于这种技术需要用一根插头连接大脑和外部设备,因此会产生一个开放式的创口。此外,当电极插进脑细胞,会引发胶质细胞的免疫反应。一段时间后,胶质细胞就会包裹电极,导致信号变差、系统难以顺畅工作。创伤感染和电极结痂也是马斯克“神经连接”公司脑机方案所面临的两大难题。将拓展更多应用场景据首都医科大学北京宣武医院介绍,全球首例接受NEO植入脑内的患者是一位因车祸引起的颈椎处脊髓完全性损伤的男性,该患者此前长期处于四肢瘫痪状态。在完成NEO临床植入试验后,该患者经过3个月的居家康复训练,目前可以通过脑电活动驱动气动手套,实现自主喝水等脑控功能,抓握准确率超过90%。洪波认为,接下来的目标是争取获得国家三类植入医疗器械许可证,团队正在准备大规模临床试验,乐观估计经过两年左右时间,无线微创植入脑机接口技术可获得上市许可,这就意味着这套脑机接口系统将成为一个成熟的产品,可以在全国得到应用。一旦成熟应用,受益的将不仅仅是高位截瘫患者,洪波介绍称,这项技术对于下肢康复患者、脊髓损伤患者,甚至渐冻症、抑郁症、癫痫、阿尔茨海默病等疾病患者都有相应的应用场景。以渐冻症患者为例,患者四肢的运动神经元几近凋亡,丧失了运动和感觉的能力,如果能将这套脑机接口连接到患者的大脑运动皮层,就可以控制电脑屏幕的光标。将来可以为渐冻症患者制造脑控的鼠标和键盘,用脑机接口技术操纵电脑打字,帮助渐冻症患者写文章并和他人交流。“包括这项技术未来是否可以用作语言解码,我们都在开展更精准的研究,团队有很多基础科学的积累,在国家自然科学基金和科技部资助下,正试图揭示人脑中如何编码汉语的语音和语言。如果再向远方展望,脑机接口技术不仅可以帮助残疾患者,更重要的是,它有可能成为未来人类进化中的重要一步。人类的行为是一种智能,富有灵活性和创造力,而机器的行为更加精准高效,又是另外一种智能,两者的融合将构建一个无限可能的未来。”洪波称。“数字永生”还有多远?除了在医学领域具有广阔应用前景外,脑机接口技术还被认为是一种具有颠覆性的前沿技术,马斯克的“神经连接”公司此前曾宣称,脑机接口技术的远景目标是连接人类意识与数字虚拟世界,甚至实现科幻电影中的数字永生。纵然互联网上对于脑机接口技术有许多想象,但洪波认为,立足现实,当下的脑机接口技术并不意味着能够用数字技术读取大脑中的信号并解读出当中的信息,脑机接口技术距实现“读脑”还有非常远的距离。北京邮电大学人工智能学院人机交互与认知工程实验室主任刘伟也持相同看法。他在接受《环球时报》记者采访时表示,目前的脑机交互技术更多集中在将人的脑电信号转化为机器可以理解的指令或动作,实现自动化的交互。这种技术可以被用于控制外部设备,如假肢、轮椅等,并在一些实验中也可用于控制电脑游戏或机器人等。“当前脑机交互更像是自动化交互,而不是智能化交互。”“大家对于科幻电影中所展现的一些前沿概念,都有着乐观的展望,但我认为实现数字永生要经历三阶段。第一阶段就是用脑机接口技术帮助残疾人以及一些特殊疾病患者,这也是我们当前所处的阶段。第二阶段是实现人脑智能和机器智能的融合交互。完成这两个阶段后,我们才有可能实现所谓的数字永生。”洪波表示,人类作为一个意识主体,形成意识的关键机制是什么,目前尚未揭示,数字永生相当于将人类大脑中所有神经细胞及其连接的信息都复制到硅基计算系统中,用高维度的数理方程来定义一个“意识”主体。即便这一畅想可以实现,但实现过程中所面临的科学问题仍然非常复杂。“我们只有充分了解人类大脑工作的各种机理,才能够在计算机人工智能和人类智能的接口之间实现更高的带宽,我们如今的带宽还不足以实现人机的智能融合。能否在近期让这样的科幻照进现实,我个人持悲观态度,如果说脑机接口技术是一本100页的书,现在可能才刚翻开第一页,只有等翻到第九十页时,我们对于意识产生机制或许才能得到一些答案。”洪波介绍称,相关问题正在一步步解决中,当中有多个技术瓶颈需要突破,首先就是要对脑科学的研究实现突破,至少要清楚地知道,究竟需要多少个电极,将电极放在大脑中的哪些地方才可以实现结合。其次需要科研团队进一步改进脑机接口系统的解码算法,“比如语言解码,如果想用脑机接口技术写文章或写小说,如何设计人类语言的解码算法,这个语言大模型的机制还不一样,这需要持续开展研究。下一步,我们可能会在后续临床试验中改进脑机接口解码技术,我们希望能在今年上半年看到试验结果。”...PC版:https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1416155.htm手机版:https://m.cnbeta.com.tw/view/1416155.htm

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