脑机接口重大突破：瘫痪18年的她，获得改变人生的“开关”

意识清醒，感知清晰，但就是动弹不得。

在看《逃出绝命镇》时，我印象最深刻的就是故事中描绘陷入“沉陷处（sunken place）”的情景，那是一种“真·身不由己”的无助。

没想到的是，这种状态也是一部分人的“常态”。

“闭锁综合症（Locked-in syndrome）”，又称为“LIS”，它就跟这个名字一样。        

你有完整的认知，知觉能力是健全的，五感都有，但你被锁在了一个没有任何肌肉可以动的身体里。

30 岁那年，Ann Johnson 因突然脑干中风而导致严重瘫痪，失去了对身体肌肉的控制，甚至连呼吸都无法自主完成，也失去了语言能力。

在接下来几年里，Ann 通过康复训练，重新学习对肌肉的控制 —— 她学会了自主呼吸，控制自己脖子的肌肉，甚至现在也能笑和哭了。

今年，在脑机接口和 AI 技术的结合下，Ann 更是在瘫痪这 18 年里，首次重新和丈夫“对话”。

在近几年来，脑机接口技术的发展和应用早已超出大部分人的想象，改变了不少人的生活。与此同时，它的“出色”，也衍生出了一些我们未曾想象过的问题。

“意念打字”，真的不止一种方式

在去年的 Neuralink 发布会上，该公司展示了猕猴 Sake 在屏幕的软键盘上逐个字母地输入了“can i please have snacks（来点零食）”。

来源：Neuralink

当然，Sake 不懂英语，更不会拼写，它所做的只是通过大脑来控制屏幕上的光标，让它落在色块指示的按键处，并完成了所谓的“打字”。

这个呈现也和脑机接口早期“打字”方式相关。

之前，脑机接口在语言沟通技术领域，多以“逐个字母逐个字母”拼写的方式来输出单词。

直至两年前，加州的研究团队才开始采用更“自然”的输出模式。

在 2021 年，加州大学旧金山分校的研究团队成功破解了一位患者大脑中负责用于促发声道运动的脑信号，让患者能够一次性“想出”一个完整的单词。

这个技术可以做到每分钟输出 18 个单词，使用者可用总词汇量为 50，准确率为 93%。

在日常，英语使用者沟通时每分钟会用到 150~200 个单词。

虽然速度只有正常语速 1/10，但这个研究证明了输出完整单词的方式是可行的。

这个研究轰动学术界，也触达到了在加拿大的 Ann。

在 Ann 参加的新研究中，她帮助团队将技术推向新高 —— 每分钟输出单词数从 18 词跃升至将近 80 词。

研究团队在 Ann 大脑表面植入了装有 253 个电极的硅片，跟信用卡差不多大。

图片来自：加州大学旧金山分校

这些电极会截取那些原本将用于控制 Ann 的嘴唇、舌头、下巴、喉咙以及脸部肌肉的脑信号，并传回到计算机里。

接下来，计算机会通过 AI 算法分析这些信号背后对应的文字内容。

图片来自：加州大学旧金山分校

刚开始的几周里，Ann 和研究团队开始对语言模型进行训练 —— 让 Ann 一次又一次地重复“说” 1024 个单词，直至算法能够识别出相关大脑信号。

值得指出的是，研究团队这次让 AI 识别的，并不是单词完整发音的信号，而是更小的语音单位 —— 音素。

譬如，单词“Hello”里就有四个音素：“HH”“AH” “L”和“OW”。

研究团队表示，以音素为识别单位后，算法只需要学习 39 个音素就可以解析出所有英语单词，并且能提升系统分析的准确率和速度。

有趣的是，就在加州大学团队发论文的同一天，斯坦福大学的研究团队也在《自然》上发布了类似的研究报告。

斯坦福大学项目的参与者是今年 68 岁的 Pat Bennett，她在 2012 年被诊断出渐冻症，目前已经无法用言语清晰地沟通。

Pat 对系统的训练花了将近半年的时间，该算法同样是针对音素来识别，每分钟输出约为 62 个单词。

图片来自：med.stanford.edu

至于准确率，当总单词数为 50 时，准确率可达到 90%，但当词汇扩大至 1.25 万单词后，准确率则为 76%。

虽然 Ann 采用的技术拥有更高的输出率，但当其词汇量扩展至 1024 个单词时，其准确率的中位数约为 76%。

《自然》杂志评论称，这两个研究的参与者能控制其面部肌肉以及在不同程度上发声，因此，不确定这些技术对于完全无法没有剩余肌肉控制能力的患者身上是否可用。

其次，两个项目的设备系统“对于照料者在家使用来说，仍然过于复杂，不能避免大量的训练和维护”。

参与了 Pat 项目的 Jaimie Henderson 博士认为，这依然是让 ALS 病患重新获得沟通能力的重要方式。

从“打字”到“对话”，我们在追求的是什么？

Ann 希望未来能成为一位咨询师，用自己康复的经验来帮助类似病人：

我想让这里的病人看到我，明白到她们的生命并没有结束。        

我想展示给他们看，残障不一定会阻止我们做想做的事情或者是拖累我们。

虽然 Ann 和 Pat“意念说话”的内容，都是呈现于一个屏幕上，但 Ann 的内容却多了一个能“出声”的数字化身。

这个数字化身，会根据 Ann 尝试说话时产生的脑信号来实时移动五官，呈现表情。

图片来自：加州大学旧金山分校

数字化身的合成声音，则是用 Ann 在十多年前婚礼上发言的视频素材来训练的。

这一切，都是为了让整个沟通过程更加自然。对于未来想成为咨询师的 Ann 来说，这对于未来的咨询对象，也是一种更舒服的沟通方式。

当 Ann 第一次使用这个系统来说和移动数字化身的脸部，我就知道我们做了一些将带来真正改变的东西。

项目中的研究员 Kaylo Littlejohn 说道。

在介绍视频中，Ann 通过这个系统和丈夫 Bill 进行了时隔 18 年来的首次对话，一来一回地闲聊起家常。

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- Hi，一切可好？    

- Hi Ann，都挺好的。你觉得今天“多伦多蓝鸟”（棒球队）的表现会怎样？     

- 一切都有可能。     

- 看来你对他们没啥信心啊。     

- 是啊。     

- 看来我们得看才知道了。

在 Ann 看来，时隔多年，再次听到“自己”的声音，是一个很奇妙的体验，“ 就像听到了一位老朋友”的声音。

测试当天，Ann 已经迫不及待想让自己的女儿听一下这个声音。

当她患病时，女儿才 6 个月大。她印象中妈妈声音，一直都是一款落后输入设备中生成的英音机器女声。

Ann 说：“就像她从来都不认识 Ann 是怎样的。”

除了能让日常交流更自然外，参与这个项目还让 Ann 重新感受到使命感和意义：

之前在康复医院时，语言治疗师都拿我没辙。        

成为这项研究的一分子后，我觉得自己是在为社会做贡献。        

我觉得自己就像再次拥有了工作。        

我能活那么久也是奇迹；这个项目则让我能在活着的时候真正地生活！

好消息是，接下来团队还计划将研究向前推进，把系统做成无线版本，这样的话 Ann 就不用依靠线缆来连接脑机接口系统了：

如果可以让 Ann 这样的患者用这个技术去自由地控制电脑和手机，这将大大提升她们的独立程度和社交互动能力。

的确，无论是用脑机接口来恢复沟通能力还是行动能力，这些技术的最终目的还是去重新建立患者的独立和自主性。

坏消息是，有时候这失而复得的“自主性”，也可能会被再次剥夺。

被强行摘除脑机接口的人

脑机接口虽是充满未知风险的领域，但它所展示的潜力也让人激动不已。

除了解放“困在大脑里的话语”，脑机接口技术现在还能让瘫痪病人再次行动、治疗抑郁症、控制癫痫、减少帕金森病患者的震颤，提高了不少病患的生活质量。

巴西世界杯上，穿着外骨骼的截肢残障者，用脑机接口技术从轮椅上站起来踢了第一脚球

在 2016 年，脑机接口相关研究大概只有 340 个，到了 2021 年，这个数字已经增加到将近 600 个。

在这背后，是越来越强大的计算机的出现，AI 的发展，以及人类越做越小的智能设备。

但欠缺的，是对使用者的保护。

我觉得自己无所不能。

植入了脑机接口后，62 岁的 Rita Leggett 能够提前知道自己会出现癫痫，吃药就可以阻止癫痫发生。

我可以开车，我可以去见人，我更有能力去做好的决策。

2010 年，Leggett 参加了一个针对癫痫症患者开发的脑机接口技术项目，正式植入了脑机接口技术。

完成植入后，Leggett 很快就觉得自己和接口“合二为一”，自己也因此“重生”了。

严重的癫痫症患者很难拥有正常的生活。

你不知道自己什么时候会出现癫痫，正如 Leggett 提及的，如果在开车、走在马路上，或者只是独自出门时出现了癫痫，后果都不堪设想。

而 Leggett 是在三岁的时候被确诊严重的癫痫症了。

在使用植入之前，她基本上很少出门。

可想而知，当 Leggett 被告知要摘除植入时内心是多么崩溃。

2013 年，也就是 Leggett 植入接口后的第三年，生产这个设备的公司 NeuroVista 没钱了，要求参与的志愿者取出植入。

Leggett 和丈夫竭力和 NeuroVista 协商留下设备，甚至都愿意把房子拿去抵押，把设备买下来。

遗憾的是，最终植入还是在违背她意愿的情况下被摘除回收了。

失去（它），就像是我失去了一件对我来说非常宝贵和亲近的东西，它永远都无法被替代。   

它是我的一部分。

慕尼黑技术大学的伦理学家 Marcello Ienca 认为，这是一种对人权的侵犯，一种尚未被理解和讨论的人权侵犯：

被迫移除设备，剥夺了她在技术下形成的新身份。        

这家公司有份去创造了这个全新的人……一旦这个设备被移除了，那个人就被终止了。

他们和其他法律学者主张，人的精神完整性应该得到保护，“神经权利（neuro rights）”应该得到承认。

另一面的意见认为，参与试验的人需要提前了解到这些潜在风险，参与即接受这些风险。

但 Ienca 和 Gilbert 则认为，脑机接口公司应该为参与者购买保险，如果试验后他们想留下设备，保险可以支持维护和保养费用。或许，州政府在批准相关项目时，也提供相关资金支持。

随着脑机接口技术的持续发展，相关问题出现的情况也会越来越多，及时开始思考和建立保障系统非常必要。

在 Ienca 看来，移除已经组成自我一部分的植入，就跟强行摘除人体器官一样有违伦理：

如果有证据显示，脑机接口已经成为了该人类自我的一部分，这样的话，除了医疗需要，无论在任何情况下，植入都不应该在使用者不同意的情况下被移除。        

如果它组成了这个人，那你基本上就是在强行移除这个人的一部分。

虽然已经过去了很多年，每当聊起植入，Leggett 都会难过到哭泣。在塔斯马尼亚大学的伦理学家 Frederic Gilbert 看来：

这已经造成了一种创伤。

脑机接口技术是可以改变人生的“开关”。

但也许我们也要去想，到底是谁在控制这个开关。

本文来自微信公众号：爱范儿 （ID：ifanr），作者：方嘉文

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