克雷西来自奥飞寺
量子比特 |公众号QbitAI
“将活的神经元植入大脑。”
与马斯克分手的Neuralink联合创始人Max Hodak公布了新的脑机接口技术路线！
与传统的电极解决方案不同，这种新方法不仅可以获得更丰富的神经活动信息，而且不会损伤大脑。
具体来说，这是一种“生物混合探针技术”，神经元在体外生长，然后嵌入电子设备并植入大脑中，形成新的生物连接。
在官方宣布的同时，研究团队还公布了在小鼠身上的实验结果，初步证明了这条路线的可行性。
Reddit上有网友评论称，这种新型脑机接口不会被大脑视为侵入物，而是会被视为大脑的一部分。
他表示，如果这条路线能够成功，这将是迈向直接神经接口甚至FDVR（全潜式虚拟现实）的重要一步。
使用灯泡向您的大脑发送信息
研究团队之所以要更换电极溶液，是因为电极会对脑组织造成损伤。
研究小组展示了大脑的横截面图像（蓝色表示细胞核），结果显示人脑中看似空旷的空间实际上充满了轴突、树突和支持细胞，形成了密集的突触网络。
在神经元尺度上，即使非常小的电极也同样具有破坏性。虽然电极数量较少时影响较小，但当达到一定数量时，就需要在通道数量和脑损伤之间进行权衡。
研究团队提出的生物混合架构利用了神经元进行非破坏性连接的天然能力，可以在不损害大脑的情况下进行整合。
如图所示，以绿色突出显示的细胞是实际的神经元轴突和树突，它们从生物混合移植物延伸出来，在整个大脑中形成能够传递信息的连接。
具体来说，这种方法将人工培养的神经元植入大脑中，然后将电子元件连接到人工神经元上，相当于外部电子元件。
嵌入神经元的两侧，有数十万个 microLED 和电极，分别负责刺激和记录神经元的活动。人们可以稳定地读写神经元信息。
这种脑机接口采用光遗传学技术，其中神经元被修改为可以被光激活。
换句话说，人们可以通过microLED灯泡刺激界面中的神经元，从而将信息传输到大脑。
另一方面，来自大脑的信号可以通过植入的神经元传递到电极，在那里可以读取和记录信号。
这种方式除了避免对大脑造成损伤外，还可以提高信息传输的信噪比。
此外，由于神经元之间形成连接，移植一百万个神经元（体积远小于一立方毫米）可能会产生超过十亿个突触，这比考虑“通道数”的电极模式更加高效。
如果这条路线能够成功，确实可能会给脑机接口带来巨大的改变，但是否能够成功目前还处于探索阶段。
小鼠大脑成功响应光信号
研发团队引用的文献表明，使用生物材料制成的“神经移植物”可以成功存活并与植入者的正常细胞相同。
例如，2015年，斯坦福大学的布莱克·拜尔斯(Blake Byers)在开发帕金森病动物模型时，采集了患者的皮肤样本，将其重新编程为神经元，并将其移植到小鼠体内。
结果，布莱克发现，当移植的细胞被激活时，小鼠大脑中较远的位置会出现显着的活动。
2019年，剑桥大学的Amy E. Rochford（现就职于《科学》杂志）等人撰写了一篇关于生物混合神经接口的评论，其中也提到了四种具体类型。
先前的这些研究表明，利用生物混合技术创建脑机接口在理论上是可行的。
在实践层面，研发团队刚刚发布了小鼠实验结果。
研究团队利用光刻技术制备了含有微孔阵列支架的生物混合植入物。每个植入物包含大约 118,000 个微孔。从胎儿小鼠皮质中分离出的神经元被加载到支架内，加载后大约77%的微孔含有神经元。
加载神经元后，作者使用腺病毒转导神经元表达钙指示剂 jRGECO1a 或光敏阳离子通道 CheRiff。第二天，植入物被移植到小鼠大脑左侧的初级体感皮层上方，取代了部分颅骨和硬脑膜。然后盖上玻璃盖玻片。
移植三周后，作者使用双光子显微镜对小鼠大脑进行成像，以观察移植神经元的存活和整合。
结果发现，约 52% 的微孔含有表达荧光蛋白的神经元。这些神经元将复杂的过程投射到皮质中，并表现出自发的钙活动。组织学证实移植的神经元与宿主大脑紧密结合。
为了评估移植神经元的功能整合，作者设计了一项光遗传学刺激任务。
他们对小鼠进行水限制，并训练它们通过激活不同的触摸端口来报告是否接受了移植神经元的光刺激（470nm LED，10 个 10ms 脉冲，20Hz），以获得水奖励。
当动物连续2天达到辨别指数(d')>1.25的标准时，就认为已经学会了该任务。
结果在光遗传学刺激任务中，9只移植小鼠中有5只在3周内达到标准，且学习曲线和所需训练天数与阳性对照组小鼠无显着差异。
在所有阴性对照组和移植对照组中，没有小鼠学会该任务，这表明小鼠能够利用移植神经元传递的信息。
进一步分析发现，移植组小鼠的最佳行为表现与阳性对照组相当，平均比特率高达0.25b/s，而所有对照组的比特率几乎为零。
光刺激功率实验表明，即使功率从5mW降低到1mW，移植组的小鼠仍然可以执行任务。
此次实验初步证明，通过研究团队设计的“脑机接口”结构，小鼠大脑成功接收了人类利用光传输的信号并做出相应反应，这强化了这一做法的可能性。性别。
当然，虽然这个想法是可行的，但距离应用于人类还有很长的路要走。
例如，研究团队自己指出，这条途径可能会引起排斥问题——尽管大脑并不将这种植入的活体神经视为外星人，但免疫系统却不一定这么认为。
一种可能的解决方案是使用受体自身的细胞来培养神经元以进行植入。这种方法不会引起拒绝，但在经济和时间上都非常昂贵，这意味着不可能实现。批量生产。
这就需要人们考虑另一条途径——生产低免疫原性干细胞，即与所有人类相容且不会引起排斥反应的细胞品种。目前很多公司都在进行这样的研究，但这也是一个极其困难的操作。
除了免疫系统，脆弱的神经元还需要面对血糖休克、缺氧等“恶劣环境”。每一个环境都是对他们生存的考验。
不过，总体而言，研究团队认为，这种脑机接口仍处于成熟度较低的阶段，但仍具有广阔的前景。
马斯克老下属的创业公司项目
Science是一家开发生物脑机接口的公司，由马斯克的老下属、Neuralink前总裁Max Hodak创立。
2021年，霍达克突然宣布从Neuralink辞职。据《财富》杂志报道，霍达克与马斯克的关系长期以来一直紧张，这可能是他选择离开去创业的一大原因。
具体到这项工作，是由两位联合创始人 Alan Mardinly 和 Yifan Kong 领导的。
在创立 Science 之前，Mardinly 是 Musk 在 Neuralink 生物部门的负责人，Kong 是另一家名为 Paradromics 的脑机接口公司的 CTO。
Mardinly的团队负责电池生产，而Kong的团队负责集成电路设计和器件制造。
△左：艾伦·马丁利，右：孔一帆
今年 4 月，Science 还从一家名为 Pixium 的法国公司收购了资产，包括正在进行的临床试验。
目前，Science正在准备相关文件，以获得欧盟CE认证。
Science表示，公司目前的重点仍然是PRIMA，正在开发的脑机接口将是一个长期项目。
参考链接：
- 超过-
预计12月11日
“MEET2025智能未来大会”报名开启
