馬斯克的腦機(jī)接口能讓盲人看見(jiàn)世界?專家:為時(shí)尚早
「僅僅靠觸覺(jué)就能感受到這么多的幸福,那么,如果能看見(jiàn),我會(huì)發(fā)現(xiàn)多少更美好的東西??!」《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(jiàn)光明是一個(gè)充滿挑戰(zhàn)和希望的領(lǐng)域。如今,馬斯克的 Neuralink 腦機(jī)接口公司正在向這一問(wèn)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(guó)食品藥品監(jiān)督管理局(FDA)頒發(fā)的「突破性設(shè)備」認(rèn)定。
在轉(zhuǎn)發(fā)該消息的同時(shí),馬斯克宣稱,只要視覺(jué)皮層完好無(wú)損,該設(shè)備就能讓失去雙眼和視神經(jīng)的人重見(jiàn)光明。這包括那些自出生起就失明的人。
不過(guò),馬斯克也提醒說(shuō),該設(shè)備最初提供的視覺(jué)分辨率較低,類似于雅達(dá)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(dá)波長(zhǎng),就像 Geordi La Forge 那樣?!?/span>
Geordi La Forge 是電影《星際迷航》中的角色。這個(gè)角色配備了一種類似電子眼罩的裝置 ——VISOR。他最初戴上 VISOR 時(shí)覺(jué)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(cè)到說(shuō)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(dòng)。畢竟,前段時(shí)間,Neuralink 剛剛為第二名癱瘓患者植入了腦機(jī)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(shí)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(jué)真的比自然視覺(jué)還要強(qiáng)大,會(huì)不會(huì)有很多人故意讓自己失明,去換上這個(gè)設(shè)備?
按目前的情況來(lái)看,這種暢想顯然為時(shí)尚早。
前面提到的 FDA 突破性設(shè)備計(jì)劃是一項(xiàng)制造商可以自愿申請(qǐng)的計(jì)劃。如果獲得批準(zhǔn),「制造商就有機(jī)會(huì)通過(guò)幾種不同的計(jì)劃選項(xiàng)與 FDA 的專家進(jìn)行互動(dòng),以有效解決上市前審查階段出現(xiàn)的問(wèn)題」。該認(rèn)定也讓被認(rèn)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(rèn)定,自 2015 年該計(jì)劃推出以來(lái),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(shí)驗(yàn)性地為某些盲人恢復(fù)非常有限的視力。一個(gè)微電極陣列被嵌入到視覺(jué)皮層中,并以從相機(jī)中獲取的模式刺激那里的神經(jīng)元。在某種程度上,它確實(shí)就是這么簡(jiǎn)單,能夠在那些可能從未見(jiàn)過(guò)的人身上產(chǎn)生視覺(jué)現(xiàn)象。
但要說(shuō)這種裝置能讓盲人看見(jiàn)東西,還為時(shí)尚早。
一個(gè)長(zhǎng)期以來(lái)都存在的問(wèn)題是,陣列上的電極密度太低,只有幾十個(gè),這意味著受試者「看到」的東西實(shí)際上更像是幾顆星星在閃爍,沒(méi)有明顯的規(guī)律可循,因?yàn)榇┐毯痛碳ご竽X皮層的部分基本上是隨機(jī)的。
Neuralink 的進(jìn)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(gè)錯(cuò)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(jiǎn)單處理視覺(jué)信息。工程師們常常認(rèn)為「更多的像素等于更好的視力」,這在顯示器和手機(jī)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(wèn)題,他們進(jìn)行了一項(xiàng)新研究,創(chuàng)建了一個(gè)人類視覺(jué)的計(jì)算模型,模擬了極高分辨率皮層植入物可能提供的視覺(jué)體驗(yàn)。他們發(fā)現(xiàn),即使是 45,000 像素的清晰貓視頻,當(dāng)通過(guò)模擬 45,000 個(gè)皮層電極(每個(gè)電極刺激一個(gè)神經(jīng)元)生成時(shí),雖然貓的形象仍然可辨,但場(chǎng)景的大部分細(xì)節(jié)都丟失了。
這種模糊的原因是因?yàn)槿祟愐曈X(jué)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(diǎn)。相反,每個(gè)神經(jīng)元都有一個(gè)特定的感受野,這是視覺(jué)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(gè)神經(jīng)元會(huì)產(chǎn)生一個(gè)由其感受野決定的模糊斑點(diǎn)。即使是最小的電極 —— 刺激單個(gè)神經(jīng)元 —— 也會(huì)產(chǎn)生一個(gè)模糊的斑點(diǎn)。
想象一下,當(dāng)你在夜空中看到一顆星星時(shí),每個(gè)空間點(diǎn)都由成千上萬(wàn)個(gè)具有重疊感受野的神經(jīng)元表示。一個(gè)微小的光點(diǎn),如星星,會(huì)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(guò)皮層刺激產(chǎn)生看到一顆星星的視覺(jué)體驗(yàn),你需要復(fù)制一種與自然視覺(jué)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(gè)電極。但同時(shí),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(gè)神經(jīng)元的感受野。研究者的模擬顯示,僅僅知道每個(gè)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(gè)感受野的方向和大小,那么星星就會(huì)變成一個(gè)模糊的團(tuán)。
因此,即使是一顆星星 —— 一個(gè)單一的、明亮的像素 —— 在視覺(jué)皮層中也會(huì)產(chǎn)生極其復(fù)雜的神經(jīng)反應(yīng)。想象一下,要準(zhǔn)確地再現(xiàn)自然視覺(jué),需要多么復(fù)雜的皮層刺激模式。
一些科學(xué)家提出,通過(guò)刺激正確的電極組合,可以產(chǎn)生自然視覺(jué)。不幸的是,目前還沒(méi)有人提出一種合理的確定特定盲人患者中每個(gè)神經(jīng)元感受野的方法。沒(méi)有這些信息,就無(wú)法看到星星。無(wú)論電極數(shù)量有多少,皮層植入物提供的視覺(jué)體驗(yàn)仍然會(huì)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(xiǎn)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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。
此外,對(duì)于那些從出生起就失明的人來(lái)說(shuō),他們并沒(méi)有發(fā)展出通過(guò)眼睛看東西的生物學(xué)能力。這意味著,盡管他們的視覺(jué)皮層在細(xì)胞層面上為視覺(jué)任務(wù)進(jìn)行了優(yōu)化,但那些構(gòu)建視力正常人士所理解的視覺(jué)概念的神經(jīng)通路并不存在。馬斯克的說(shuō)法可能會(huì)誤導(dǎo)人們。
這并不是說(shuō) Neuralink 的 Blindsight 技術(shù)不好或者不會(huì)有效,但困難時(shí)客觀存在的,恢復(fù)視力不僅僅是一個(gè)工程問(wèn)題。
我們衷心地希望,馬斯克所說(shuō)的一切能夠早日實(shí)現(xiàn)。