腦機(jī)接口能否實(shí)現(xiàn) DARPA的神經(jīng)技術(shù)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(xué)項(xiàng)目部（也稱為國防部瘋狂科學(xué)部門）一直專注于可服務(wù)于那些因身體或大腦殘疾回國的士兵的技術(shù)，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(yīng)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(xiàng)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(xué)研究的下一個前沿領(lǐng)域：讓身體健全的士兵擁有超能力的技術(shù)。

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

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

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

這個項(xiàng)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(shù)，另一個是研究人員開發(fā)“微創(chuàng)”（minutely invasive）技術(shù)。這里對它們做一些解釋。

完全無創(chuàng)技術(shù)：DARPA將專注于這一領(lǐng)域的研究，這似乎有些令人驚訝，因?yàn)橐呀?jīng)存在很多無創(chuàng)神經(jīng)技術(shù)。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(shù)）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(yùn)動能力以及其他一些功用）。

Sanchez表示，這些現(xiàn)有的技術(shù)永遠(yuǎn)無法為DARPA設(shè)想的應(yīng)用提供足夠精確的信號傳輸。N3計劃的目標(biāo)是開發(fā)出新的無創(chuàng)技術(shù)，該技術(shù)可以實(shí)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(shí)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(xiàng)目要求無創(chuàng)技術(shù)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?！爱?dāng)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?dāng)它放電時，它實(shí)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(shù)語相混淆。在醫(yī)學(xué)上，后者通常意味著腹腔鏡手術(shù)。DARPA不希望其新的腦技術(shù)還需要一個小切口，相反，微創(chuàng)（minutely invasive）技術(shù)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(shè)想了一種可以放置在神經(jīng)元內(nèi)部的“納米轉(zhuǎn)換器”，當(dāng)發(fā)出電信號時，它可以將其轉(zhuǎn)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(xiàng)目結(jié)束時，所有研究人員都準(zhǔn)備好了通過“國防相關(guān)任務(wù)”來演示他們的技術(shù)。例如，演示者可能會使用大腦信號來駕駛無人機(jī)或控制戰(zhàn)斗機(jī)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(dāng)被問及這種技術(shù)的殺手級應(yīng)用時，Emondi說他喜歡在“主動網(wǎng)絡(luò)防御”中使用這種技術(shù)的想法，這種技術(shù)可能會讓安全專家真正感受到入侵?！澳悴]有在網(wǎng)絡(luò)之上，你就在網(wǎng)絡(luò)之中。”他說。

在N3項(xiàng)目中開發(fā)的任何東西都只是概念的驗(yàn)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(zhǔn)。但隨著硅谷的一些大公司也在致力于神經(jīng)技術(shù)，面向消費(fèi)者的大腦裝置似乎很快就會出現(xiàn)。

DARPA的Sanchez說，讓大腦技術(shù)易于使用將打開水閘。“我們可以想象一個這種技術(shù)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？”