一种将人脑插入计算机的新方法：通过静脉
将黏糊糊的、思考的大脑与冰冷、零点的计算机连接起来，最困难的部分是通过你的厚厚的头盖骨--或者我的，或者任何人的头盖骨--获取信息。毕竟，头盖骨的全部意义在于让大脑安全地与(在任何事情上挥手)分开。
因此，如果那个大脑不是你的，唯一能知道它里面发生了什么的方法就是推断。人们根据大脑告诉身体做什么来做出非常有根据的猜测-比如，如果身体发出一些你可以理解的声音(那就是语音)，或者以一种可识别的方式四处走动。对于试图了解大脑如何工作的人来说，这是一个问题，对于那些由于受伤或疾病而无法移动或说话的人来说，这是一个更大的问题。先进的成像技术，如功能磁共振，可以给你一些线索。不过，如果能有更直接的东西就太好了。几十年来，技术专家们一直在努力让大脑与电脑键盘或机器人手臂接口，让肉与硅进行交流。
周三，一个由科学家和工程师组成的团队展示了一种前景看好的新方法的结果。它包括将电极安装在一种名为支架的可扩展、有弹性的管子上，并将其穿过通向大脑的血管。在对两个人进行的测试中，研究人员从字面上攻击了颈静脉，将一根支架顶端的金属丝穿过喉咙中的静脉，然后进入大脑初级运动皮质附近的血管，在那里他们弹开了弹簧。电极依偎在血管壁中，当人们的大脑发出移动意图的信号时，电极开始感知-并通过外科手术插入受试者胸部的红外发射器将这些信号无线发送到计算机。在“神经介入外科杂志”上发表的一篇文章中，澳大利亚和美国的研究人员描述了两名因肌萎缩侧索硬化症(更广为人知的名字是卢·格里克病)而瘫痪的人是如何使用这样的设备发送短信和仅通过大脑控制在网上闲逛的。
自我膨胀支架技术已经在心脏和神经治疗其它疾病的应用中得到了很好的证明。我们只是利用这一功能，在支架上放置电极，“希望将该技术商业化的Synchron公司的介入神经学家兼首席执行官托马斯·奥克斯利(Thomas Oxley)说。“这是完全可植入的。病人几天后就可以回家了。而且它是即插即用的。“。
受试者一回到家就开始训练。充斥电极的支架可以接收来自大脑的信号，但机器学习算法必须找出这些信号-即使在理想条件下也不完美地反映了工作中的大脑-实际上代表了什么。但经过几周的工作，两名患者都可以使用眼球跟踪器移动光标，然后使用植入物，有想法地点击。这听起来不是很多，但这足以让他们两人都发送短信，在网上购物，或者以其他方式进行数字日常生活活动。
美国食品和药物管理局(Food And Drug Administration)还没有批准奥克斯利所说的“stolode”广泛使用，该公司仍在寻求更多测试的资金，但这些初步结果表明，它是一个正常工作的脑机接口。它接收到的信号并没有装满信息。就目前而言，stenede获得的只是一点信息--要么是心灵感应的鼠标点击，要么就是没有这种点击。但对于某些应用程序来说，这可能就足够了。“有很多关于数据和渠道的讨论，真正重要的是，你给患者提供了改变生活的产品了吗？”奥克斯利说。“只要把他们控制的几个输出恢复给病人，我们就能让他们控制Windows10。”
最近，更多雄心勃勃的脑机接口和神经假体出现在新闻中。上个月，埃隆·马斯克(Elon Musk)的公司Neuralink展示了一种无线脑机接口(BCI)，它有一千多个灵活的电极，可以由专门的机器人外科医生直接插入大脑。(到目前为止，该公司只显示出在猪身上的短期使用。)。插入电极是一件棘手的事；虽然脑外科手术确实不是一门严格意义上的火箭科学，但无论外科医生是不是机器人，它都有风险。即使像Neuralink展示的那些柔软、薄的电极也具有足够的侵入性，以至于大脑试图防御它们，给它们覆盖上胶质细胞，降低它们传导正在寻找的电脉冲的能力。虽然像更常用的“犹他州阵列”那样的植入电极可以从单个神经元获得清晰的信号，但理解这些信号的含义仍是一门科学。此外，大脑就像甜甜圈里的果冻一样晃动；固定在适当位置的电极可能会损坏它。但是如果做对了，他们可以做的不仅仅是大脑研究。“锁定”的肌萎缩侧索硬化症患者已经将它们用作成功的脑机接口，尽管它们需要培训、维护、手术等。
最近的一项创新，皮质电成像，将一网电极直接放置在大脑表面。与这些电极接收到的信号的智能频谱处理相结合，皮层脑电图足以将控制嘴唇、下巴和舌头的运动皮质部分的动作转换为文本甚至语音。还有其他方法。Ctrl-Labs在2019年被Facebook以可能高达10亿美元的价格收购，它试图从手腕上的神经元获得运动信号。Kernel在头部使用功能性近红外光谱来感知大脑活动。
奥克斯利和他的同事们的stenede如果继续显示出良好的结果，将适合于植入电极和脑电图之间的某个频谱。它的发明者希望第一件事比第二件事更接近第一件事。但现在还为时尚早。加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)翻译神经工程实验室的负责人维卡什·吉尔贾(Vikash Gilja)表示：“核心技术和核心想法非常酷，但考虑到他们从哪里获取信号，我的预期是，与其他脑机接口策略相比，这是一个相对低保真的信号。”维卡什·吉尔贾(Vikash Gilja)是加州大学圣地亚哥分校(UC San Diego)翻译神经工程实验室的负责人。“我们至少知道，从大脑表面进行的高密度皮层脑电图记录可以传达本文所展示的以外的信息。”
一个可能的问题是：组织传导电脉冲，但支架中的电极通过血管细胞接收来自大脑的信号。这降低了信号内容。吉尔贾说：“如果我们将这些皮层表面记录与犹他州的阵列实验进行比较--植入电极的大部分临床经验--我会说ECoG的记录风格是一种速率限制器。”(为了透明，我应该指出，吉尔贾曾与包括Neuralink在内的BCI公司进行过付费工作，理论上Synchron有朝一日可能会与之竞争。)。
因此，对于神经科学来说，它可能还不够好，但对于一个瘫痪的人来说，它可能会很有用，因为他想要一个低维护的BCI，而不需要在头骨上钻孔。加拿大西部大学的神经学家安德鲁·普鲁辛斯基(Andrew Pruszynski)说：“在你想要有多大的侵入性和你收集信息的水平之间存在权衡。”“这是为了达到中间立场，在靠近神经活动的地方插入一根导管。它显然是有侵入性的，但肯定不像把电极放入大脑那样有侵入性。“。
还有更多的工作要做。奥克斯利的团队希望将他们的研究扩展到更多的人类对象。他们将寻找可能的副作用，比如支架可能导致中风的可能性(尽管这似乎不太可能，因为它嵌入了血管壁，这一过程被称为内皮化)。奥克斯利说，他们可能会为支架找到更好的位置，在与其他感兴趣的大脑区域相邻的血管中；距离足够大的血管2毫米以内的任何地方都是公平的竞争对手。在弄清楚大脑发出电铃和哨声时大脑的实际含义方面，该软件可能会有一些改进，他们的一些测试表明，该系统可以获得更多信息细节-比如用户试图收缩的具体肌肉。这可能会带来更有用的假肢或对Windows10之后的设备的控制。奥克斯利说：“现在，运动系统将为瘫痪的人提供治疗。”“但当我们开始接触大脑的其他区域时，你就会开始看到这项技术将如何打开大脑的处理能力。”很难预测当科学家真正弄清楚如何进入某人的大脑时会发生什么。