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癫痫病人的福音!脑机接口能治疗癫痫发作

2018-7-20 16:49| 发布者: 大学城h1| 查看: 205| 评论: 0

摘要: ---编译硅谷live艾米丽(Emily)的头骨内有一台"电脑"",但你看到她的时候你并看不出任何差别。如果你仔细的看,你会发现在她的左耳后面有一个小小的凸起。这块部分是唯一能看出和别人不同的地方,也是她植入"电脑"的 ...


---编译硅谷live

艾米丽(Emily)的头骨内有一台"电脑"",但你看到她的时候你并看不出任何差别。 如果你仔细的看,你会发现在她的左耳后面有一个小小的凸起。这块部分是唯一能看出和别人不同的地方,也是她植入"电脑"的部位,而上一次更换电池时被剪掉的毛发也已经生长出来。

在她接受脑部植入术之前,每天有多达400次"痉挛"的癫痫发作。 这种无法抗拒的异常神经活动像风暴一样将她的少年时光变成了噩梦。 她不能开车,上课或者独自一人半小时。 她说:"人们在地上找到我,或者看到我走在我们所住的大学城附近,并且看上去十分困惑,不知道发生了什么。"

2011年,19岁时,艾米丽进行了耐药性癫痫的根治性手术。 外科医生切入她的头骨,植入一个小而独立的电脑,类似于她大脑海马中的Zippo打火机。 植入的设备使用一对和头发一样薄的电极来监听不规则的神经活动,并通过一系列脉冲对大脑进行调节。 艾米丽每两天在植入设备上放置另一个小型电子设备,这是为了将检测的数据传输到笔记本电脑,然后传给到位于加利福尼亚州山景城的Neuropace公司,在她头中所植入的"神经刺激反应系统"或RNS就是这个公司的产品。 艾米丽的医生检查了她采集的数据,来不断评估和调整治疗

今天,由于她将植入设备、手术和药物的结合,艾米丽,27岁,平均每月只发生两次癫痫。她最近获得社会工作硕士学位,希望有一天能够在她担任志愿者的医院工作。

艾米丽的生活背后的高科技领域被称为神经技术,或者可以看作是神经病学、神经科学、神经外科和智能手机硬件的结合 。 今天,大多数神经科技公司都专注于医疗应用,他们认为这可能是一个数十亿美元的市场。超过10万人的脑中被植入了深脑刺激器,这个探测器使用电脉冲来减少类似于帕金森病等相关的震颤。 初步研究表明,用类似技术的脑刺激可以改善记忆丧失者 ,而美国约有540万老年痴呆症患者。 Neuropace的RNS系统目前是唯一一个通过FDA批准的植入设备,它可以感知和反应神经活动。 医疗设备制造商如Medtronic、Boston Scientific 和Stryker也并没有差很远。

但是,一些玩家已经进入神经科技领域,并且有着不同的目标:他们希望,通过计算机和大脑的物理联结来增强健康人的认知。

神经科技的最大贡献者是Darpa (美国国防高级研究计划局)。其长期以来一直推动科学家和工程师实现看似不可能的科技。 Darpa的Arpanet最被誉为互联网的师祖,这地方也是GPS和世界上第一个成功的自驾车的发明地 。 其医学研究部门资助了使用与神经病学所创造的植入设备类似的植入物来治疗从创伤性脑损伤到精神疾病的一切的研究。

Darpa还承诺6000万美元创建一个称为"直接皮层界面"的大脑和电脑连接系统,不像今天存在的任何设备,而是像艾米丽这样的神经植入设备,它可以刺激和记录一些神经元的活动。 Darpa希望创建一个可以连接多达一百万个神经元的神经接口。

在这个规模上的全功能脑电脑界面在理论上将把一个人变成一个可编程、的可调试的机器,就像一台电脑一样。 过去通过药物、培训、教育和心理疗法所取得的成就,有朝一日可以通过更直接的手段实现。目标是类似于"黑客帝国"中的场景,其中Keanu Reeves可以快速下载来学习功夫。 Darpa生物技术办公室主任贾斯汀·桑切斯(Justin Sanchez)说:"这几乎就像设计构建测试周期一样"。 建立原型的,衡量其在现实世界中的表现,相应地进行调整这个循环是人类改进新技术的方法。 感谢神经科技,我们有一天可以用同样的过程来改善我们的大脑。

这种来自Neuropace的小型计算机植入大脑中以防止导致癫痫发作的异常活动。

直接皮质界面是 Neuralink 的目标,而Neuralink则是连续企业家马斯克的最新初创公司。 Neuralink 正在追求马斯克所描述的"神经织网"技术--数十亿的小脑电极,有可能有一天允许我们上传和下载想法。马斯克说,他的目标是人们之间可以通过"未压缩"的思想来沟通,这种沟通概念不是首先用语言来表达的沟通。听马斯克说,他正试图用心灵感应来代替发短信。 他说:"现在的输出水平现在太低了,特别是在手机上,你的两个拇指仅仅只是敲击这屏幕而已。"

布莱恩约翰逊(Bryan Johnson)在2013年以8亿美元的价格将他的支付创业公司卖给了PayPal ,目前是Kernel的创始人兼首席执行官。Kernel是他去年8月份出资1亿美元投资的神经科技公司。 "我认为这是我们可以在人类中工作的最重要的事情,"约翰逊说。 他相信,神经科技的认知能力将会在每一个可以想象的领域中取得彻底的进步。 "大脑是主要的工具。而健康、气候科学、治理、教育、爱心等等,一切的一切都在下游。"

目前来说,除了人员配备之外,关于Kernel和Neuralace这样的初创公司究竟在做什么依旧不清楚。 宾夕法尼亚大学计算记忆实验室负责人Michael Kahana表示:"在这个领域,学术界和工业界面临着很大的冲突。 像斯坦福大学和加州理工学院这样的大学教授正在帮助硅谷成为创新的中心,也正是这样才使得这些看似遥远的技术能够迅速商业化。

将自动计算机安装到我们的大脑中的第一步是:决定在哪里放置硬件,以至于不会扭曲头骨。 这也是Longeviti Neuro Solutions公司的目标。该公司是由约翰·霍普金斯大学医学院的整形外科医生乍得戈登(Chad Gordon)和医疗器械公司的杰西·克里斯托弗(Jesse Christopher)联合创办的。 戈登博士正在为那些在手术和癌症中失去部分头骨的病人开发假肢时,他意识到他的替换颅骨面板是可以安装FDA端口的电子功能部件的。

近期在约翰霍普金斯医院的一间会议室里,戈登博士展示了Longeviti的颅骨板,一块光滑,透明的长方形塑料片。 每个面板都是由装有激光定制切割的机器手臂来切割的,为的就是适合患者。 今天,Longeviti在面板中雕刻凹槽以容纳硬件,但他们的目标是将植入设备和电池都封装在塑料面板内。

先进神经科植入设备的最大障碍不在于新硬件的开发或植入所需的手术。打开和关闭头骨不是我们面临的挑战,从概念上讲,这听起来很可怕,但是现在的技术做到这样是非常的简单。但限制因素是到达那里时所做的工作。"根据世界上最好的神经外科部门神经外科主任布雷姆(Brem)的说法,限制因素是我们对大脑工作的理解有限。 而布雷姆博士并不是唯一一个担心那些神经科技创业公司会将将"技术"放在"神经"之前的专家。

"大多数人没有意识到问题的本质是完全不同的,这就是基础科学,"匹兹堡大学神经生物学教授Andy Schwartz说,他是脑-机接口的先驱。"我想说几乎每个人都跳过了那个。我称之为工程学上的傲慢。"

要了解我们要走多远,你只需要参考这个尝试:在猴子脊髓被切断后,实验人员尝试使用无线植入设备重新连接猴子的大脑和肢体。 在瑞士联邦技术研究所进行的一项实验中,科学家们用植入设备在瘫痪猴子的脑部和电池供电的刺激器之间建立了一条无线连接,想让猴子再次行走。 这是一项令人惊讶的研究,它可能在某一天结束瘫痪患者的脊髓愈合问题。 但是,虽然实验中的猴子重新获得了移动性,但它们的牵线木偶般的动作并没有很接近他们失去的功能。 与更复杂的认知过程相比,我们的运动皮层如何控制我们的肢体行动比我们如何在大脑中表达想法和语言相对来说更容易理解一些。

这种缺乏基本的了解不太可能阻止马斯克,他试图打乱任何事物--从汽车到高速铁路再到旅行火箭。 但是,硅谷的"行动迅速,打破常规"的精神能否有效地应用于一个微妙而神秘的器官(大脑),还有待观察。

内核创始人布莱恩·约翰逊(Bryan Johnson)经常举办知识分子,科学家和企业家的晚宴,他说,谈话经常会转向他的工作。他的客人承认脑机接口即将到来,但却被伦理问题困扰。 一旦认知能力可以增强,那么谁能够获得它? 政府会给予公民吗? 企业会为员工补贴吗? 公司有一天会需要脑机接口吗? 这些复杂而昂贵的系统不会加剧不平等吗? 我们应该这样做吗?

据约翰逊说,这些都是错误的问题。 约翰逊说:"人们想当然地认为,我们有这样的权限结构,决定了我们社会将发展哪种技术。" 乔治城大学神经学研究课程主任詹姆斯·乔丹诺(James Giordano)同意。 "不管喜欢还是不喜欢,"他说,"神经技术正在发生。 这个秘密已经被传出去了。如果不是天真的,你认为你可以阻止它简直就是愚蠢的想法。"

硅谷Live,

是硅谷密探旗下知识付费产品,定位于全球创新实践分享,将硅谷前沿科技、产业创新、创新思维传递给全球华人。2017.6.28日上线哈佛脑机接口科学家韩璧丞博士「脑机接口系列课」,你将收获1份全球首发脑机接口产业地图等重磅受益。

硅谷密探,

2015年9月成立于加州硅谷圣马特奥市,是一个专注全球创新,硅谷科技创投的新媒体。成立1年半,全网订阅用户超过350万。荣获2016年腾讯的T+新媒体大奖、2016新榜年度科技新媒体荣誉奖。


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