腦機接口能否實現(xiàn) DARPA的神經(jīng)技術再掀浪潮

到目前為止，DARPA（美國國防部高級研究計劃局）的神經(jīng)科學項目部（也稱為國防部瘋狂科學部門）一直專注于可服務于那些因身體或大腦殘疾回國的士兵的技術，例如，資助了對連接到神經(jīng)系統(tǒng)的假肢的研究和對可以治療創(chuàng)傷后應激障礙的大腦植入物的研究。

但軍事作戰(zhàn)的方式正在發(fā)生變化，DARPA的優(yōu)先事項也必須改變。在上周慶祝DARPA成立60周年的會議上，官員們描述了神經(jīng)科學研究的下一個前沿領域：讓身體健全的士兵擁有超能力的技術。

“戰(zhàn)士需要新的方式來與機器進行交互和進行互操作，”DARPA最新神經(jīng)技術項目經(jīng)理Al Emondi說，“但到目前為止，大多數(shù)技術都需要通過手術來應用到戰(zhàn)士們身上。我們將改變這一點?！?/span>

下一代非手術神經(jīng)技術（N3）項目將資助對這樣的技術的研究：可在大腦和某些外部機器之間傳輸高保真信號而又不需要給使用者做手術以重新布線或植入裝置。該項目于今年3月宣布，Emondi目前正在挑選將獲得該項目資助的研究人員。他告訴IEEE Spectrum預計在2019年初發(fā)布相關公告。

DARPA也注意到，無需手術就能讓人擁有超能力的大腦裝置，可能會在軍事之外的領域得到應用。DARPA生物技術辦公室主任Justin Sanchez說，N3項目產(chǎn)生的概念驗證（proof-of-concept）技術可能會帶來消費類產(chǎn)品，“這將催生新的行業(yè)?！?/span>

這個項目有兩個方向：一個是研究人員開發(fā)完全無創(chuàng)（completely non-invasive）技術，另一個是研究人員開發(fā)“微創(chuàng)”（minutely invasive）技術。這里對它們做一些解釋。

完全無創(chuàng)技術：DARPA將專注于這一領域的研究，這似乎有些令人驚訝，因為已經(jīng)存在很多無創(chuàng)神經(jīng)技術。例如，將電極簡單地放在頭皮以檢測腦電圖（EEG，一種已經(jīng)使用了幾十年的用于讀取大腦信號的技術）和做經(jīng)顱直流電刺激（tDCS，一種震動大腦的方法，目前正在嘗試用來治療抑郁癥、提高運動能力以及其他一些功用）。

Sanchez表示，這些現(xiàn)有的技術永遠無法為DARPA設想的應用提供足夠精確的信號傳輸。N3計劃的目標是開發(fā)出新的無創(chuàng)技術，該技術可以實現(xiàn)目前只能通過嵌入腦組織的植入電極（因此與神經(jīng)元具有直接接口）實現(xiàn)的高性能——要么在神經(jīng)元“放電”而引發(fā)行動時記錄電信號，要么刺激它們使它們放電。

N3項目要求無創(chuàng)技術能夠讀取信號并將信息寫入1立方毫米的腦組織中，且這些藥在10毫秒內(nèi)完成。Emondi說，為了在即使有顱骨屏障的情況下獲得這樣的空間和時間分辨率，研究人員不得不尋找新方法來檢測神經(jīng)活動。“當一個神經(jīng)元放電時，它會改變它的反射率——我們能捕捉到那個光信號嗎？”他問道?！爱斔烹姇r，它實際上會發(fā)出聲波——我們能捕捉到嗎?”

微創(chuàng)：DARPA發(fā)明了minutely invasive這一措辭以避免與minimally invasive（也譯為微創(chuàng)）這個術語相混淆。在醫(yī)學上，后者通常意味著腹腔鏡手術。DARPA不希望其新的腦技術還需要一個小切口，相反，微創(chuàng)（minutely invasive）技術可能以注射劑、藥丸甚至鼻腔噴霧的形式將裝置植入腦內(nèi)。Emondi設想了一種可以放置在神經(jīng)元內(nèi)部的“納米轉換器”，當發(fā)出電信號時，它可以將其轉換成某種可以穿過顱骨被接收到的其他類型的信號。

DARPA希望，在這個為期4年的項目結束時，所有研究人員都準備好了通過“國防相關任務”來演示他們的技術。例如，演示者可能會使用大腦信號來駕駛無人機或控制戰(zhàn)斗機模擬器（就像癱瘓女子Jan Scheuermann在2015年使用了腦部植入物做的那樣）。

當被問及這種技術的殺手級應用時，Emondi說他喜歡在“主動網(wǎng)絡防御”中使用這種技術的想法，這種技術可能會讓安全專家真正感受到入侵?！澳悴]有在網(wǎng)絡之上，你就在網(wǎng)絡之中?！彼f。

在N3項目中開發(fā)的任何東西都只是概念的驗證，在能被戰(zhàn)士或普通大眾廣泛使用之前，都需要獲得監(jiān)管部門的批準。但隨著硅谷的一些大公司也在致力于神經(jīng)技術，面向消費者的大腦裝置似乎很快就會出現(xiàn)。

DARPA的Sanchez說，讓大腦技術易于使用將打開水閘。“我們可以想象一個這種技術將被如何使用的未來。但這將讓數(shù)百萬人去想象他們自己的未來。你想用你的大腦做什么？”