The Brain Implant That Could Change Medicine
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普希金。

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也就是说，他为弄清楚如何在人们的大脑中植入电子设备做好了充分的准备，而这正是他正在做的事情。事实上，碰巧的是，他实际上已经为此准备了一辈子。

你知道，我算是出生在这个行业，我的父亲是一位神经学家，他一开始是电气工程师，从事电生理学、临床神经科学，你知道，神经学和神经外科一直是我生活中不可分割的一部分，就我记得的而言，嗯，脑机接口在我们今天谈论它们的方式在 20 世纪 80 年代还不存在，但基本原理是存在的，所以这在我心中潜伏了很久

我是雅各布·戈德斯坦，这是《你的问题是什么？》节目，我与那些试图取得技术进步的人交谈。我今天的嘉宾是本·拉波波特。他是 Precision Neuroscience 的联合创始人兼首席科学官。本的问题是：你能制造出一种设备，让瘫痪的人只用思想就能使用电脑吗？你能做到这一点，而不用将针刺入他们的脑中吗？在创立 Precision 之前，本是 Neuralink 的联合创始人。

Neuralink 可能是最著名的脑机接口公司。它成立于 2016 年，正值现代人工智能刚刚兴起之时。本告诉我，人工智能革命确实是 Neuralink 成立的真正灵感。

Neuralink 的创始原则就是，你知道，这是一个时间点，我们正在广泛思考人脑将如何与人工智能互动。如果人工智能的突破以指数速度发展，那么人脑将如何跟上？我们将如何以可行且高效的方式与人工智能保持沟通？

所以这真的不一样……这并不是我们如何帮助瘫痪的人。这是一个更……

某种以认知为中心的。这是关于在人工智能背景下的人类思想的本质。对吗？也许吧。这就是 Neuralink 的存在的理由。它与 Precision 所采取的人为中心、医学导向的重点略有不同。这些不同的重点可以在多个脑机接口存在的生态系统中共存。

核心技术变得广泛可用，并成为护理标准。但我很清楚，还需要关注

脑机接口社区内部的努力，用于治疗患有无法治愈疾病的患者。脑机接口的起源确实是将科学和技术提升到一个水平，对于那些我们今天认为几乎没有治疗方案的人，例如患有瘫痪或无法言语（例如 ALS）的人，

真正为这些人打开了一个充满可能性的世界。但我们真的想专注于脑机接口中的这些应用，在我看来，这需要做出一些与我们在 Neuralink 做出的不同的设计决策。所以这些是 Precision 的创始原则。你离开 Neuralink 来创立 Precision。

告诉我你在 Precision 启动公司时着手创建的内容。你想做什么，它与其他人的做法有何不同？是的。当时的以及今天的目标是构建一个安全、可扩展的脑机接口，使其成为患者治疗的护理标准。

患者，患有各种今天无法治愈的大脑和神经系统疾病的人，包括各种形式的瘫痪和无法沟通。告诉我关于这项技术。告诉我你正在构建的东西以及它与其他人正在构建的东西有何不同。我们的理念是，为了让脑机接口真正发挥作用

在现实世界中，并为数百万人的潜力解锁这项技术。首先，当然，它必须非常安全。我们经常看到“微创”这个词，但在我看来，它真的不能损伤大脑。那么在实践中这意味着什么？是的，电极与组织的界面涉及某种类似于小针的东西，

- 好吧，电极是小针，它们会穿透大脑。在这方面已经有很多创新，试图非常安全地做到这一点。但在我看来，最安全的版本是那种只是轻抚大脑，而不是穿透大脑的版本。

起初的想法是，当然，当我们发现 Precision 时，许多人认为如果不穿透大脑，就不可能从大脑中提取高质量的信号。我们和其他人已经证明，这不仅是可能的，而且有很多优势。所以这并不是唯一的方法，也不一定是更好或更坏的方法，但对于那些患有无法治愈的疾病并且对大脑损伤的阈值已经非常低的人来说，不给大脑造成任何增量损伤，对我们来说，

非常非常重要。所以这就是 Precision 的第一部分。在我们进入第二部分之前，是否存在权衡？我的意思是，你会失去一些灵敏度或分辨率吗？这是基本的权衡吗？所以我们总是得到这个问题，你知道。这是一个合理的问题。对，不，这绝对是一个好问题，对吧？所以有这个

错误的二分法。我认为，对大脑的穿透越多，信号质量越高。如果你不这样做，那么你就会以某种方式牺牲信号质量。但这并不是像一维那样一维的。如果你是神经科学家，那么就会有权衡。

如果你关心一次记录一个神经元，并且你正在研究单个神经元的行为，并且你关心这一点，那么你需要我们所说的皮质内穿透微电极，这些电极可以靠近单个神经元并监听这些单个动作电位。这是神经科学家关心的问题。所以你不想使用……

与我们在 Precision 使用的相同的电极。但是，如果您关心的是治疗瘫痪或沟通障碍，那么您关心的是长期稳定的高质量信号。在这个领域，可以说，仅基于数据，我们在 Precision 使用的皮质表面电极至少同样好，甚至更好。我认为时间会证明一切，因为

现在现实世界中已经出现了一些不同的系统。真正令人兴奋的是，这已经从实验室、动物实验领域进入到我们、Neuralink、Synchron 和其他人正在进行的人体试验阶段。这就是重点所在。所以告诉我你现在在哪里。我知道你做了一些研究。

人体实验工作，对吧？您现在工作的最前沿是什么？是的。在过去两年中，我们已经在近 30 名患者身上植入了电极阵列。这些是我们在美国与我们合作的四个主要医疗中心进行的初步研究。所有这些研究实际上都是电极的临时替代品。这些研究是在自愿参加的研究中进行的

在他们已经接受的神经外科手术过程中放置电极，与临床标准电极并排放置。我们一直在利用这些机会来验证我们可以在这些电极上记录的电极活动质量，并证明我们的算法实际上可以根据基本上健康的志愿者预期解码意图和思想。所以……

阵列本身，就像，它是什么样的？所以大脑位于颅骨内。所以它是一种软组织，其稠度有点像

果冻状。因此，与之交互的最佳方法也是使用柔软灵活的东西。正如我们许多人在图片中看到的那样，大脑的表面是弯曲的或起伏的。因此，我们的电极阵列是一种薄聚合物，其厚度甚至比人的头发还要薄很多倍。所以它是一层薄膜。嵌入该薄膜中的是微小的铂点，

每个都连接到一根非常非常细的铂丝。因此，带有微小铂点的薄膜可以放置在大脑表面，并符合该弯曲表面。因此，这些微小的铂电极中的每一个都非常精确地接触大脑表面的一点。因此，它可以记录其接触下的大脑区域的电活动。

好的，所以在这些试验中，你将这种植入物放在患者的大脑上，然后呢？

让我描述一下我们在一个合作伙伴站点使用的一种范例。Ian Fahigas 是宾夕法尼亚大学的神经外科医生，我们的合作伙伴，他是一位专门治疗帕金森病的外科医生。治疗帕金森病的方法之一是深部脑刺激手术，其中电极被放置在大脑深处，以刺激负责调节震颤的区域。

Cahigas 医生和其他许多人进行这些手术，至少部分手术是在清醒状态下进行的。

为了有效地确保正在瞄准完全正确的位置。大脑不会感到疼痛，因此不仅可以进行这些手术，而且至少部分清醒地进行这些手术也是有益的。所以在这些手术中，我们利用大约 15 分钟的时间，Cahigas 医生将 Precision 电极直接放置在运动皮层上，即控制手部运动的那一部分运动皮层上。

这为我们和社区提供了有史以来清醒状态下的人类运动皮层的最高分辨率图像。所以，你知道，控制手部运动的运动皮层区域大约相当于邮票的大小。邮票的大小，好的。至关重要的是要理解负责协调这些运动的神经元

它们都存在于仅为组织的 2 毫米厚的组织层内。

在大脑表面。因此，所有这些关键的计算和活动都发生在大脑表面的非常非常靠近的地方。所以—— -这对你们来说很好。 -对我们来说很好。 -对你的方法很好。那么实际上发生了什么？所以你有一个病人在那里。你将你的阵列放在控制他们手部运动的运动皮层部分。然后你说，动动你的手指？ -没错。所以我们基本上说，我们引导患者做出一定数量的手势。

你知道，张开手，合拢手，做一个和平的手势。我们观察，我比喻地说，我们观察患者正在做什么，我们观察大脑表面正在发生什么。在这里，你知道，现代机器学习发挥了巨大的作用，因为这正是……的 AI 部分，因为这是一项技术

所谓的训练数据。这是一个校准阶段，在这个阶段，我们的算法学习大脑向手的信号在一个给定的患者中是什么样的。在动作执行之前的时刻会发生特征性信号，电信号。每个人都略有不同。学习该人的特征签名使我们能够识别大脑何时告诉手做出特定手势，何时手指应该以特定方式移动，何时手张开和合拢。经过大约 3 到 5 分钟的训练后，我们就会有一个经过训练的算法，它不仅可以识别运动，还可以识别运动的意图。然后，我们利用与这些患者相处的时间来要求患者移动，并验证我们是否预测了正确的运动，然后想象移动而不移动。

我们也可以准确地预测这一点。因此，这些程序成为无法实际移动的患者（我们将在未来几年治疗的瘫痪患者）的基本健康志愿者测试平台。这就是初步试验第一阶段的性质。你提到每个人的神经元活动模式对于每个患者来说都是不同的。

在这种情况下，手部运动。有多不同？这就像南方口音与纽约口音一样吗？如果这种隐喻有效，那就像一种完全不同的语言吗？是的，不，这是一个完美的隐喻。它就是这样。所以，你知道，如果你试图学习一门外语或方言，你知道有些词。

并且你知道它们是以特定的频率范围发音的。所以你多少知道要听什么，你也多少知道节奏。所以当有一个词时，你知道这是一个词，但你可能不知道它的意思，直到你倾听谈话并看到上下文。所以，所以，

就像，非常不同。就像，仅仅制作一个通用算法并将其放在我脑中是行不通的，因为……

相当好，对吧？就像和你 iPhone 说话一样。它有效，对吧？它运行得相当好。然后你需要训练它以使其更好。然后它在后台倾听你，并变得更好。这是一个很好的类比。所以我们有可能构建

你知道，一个开箱即用的翻译算法。但我们在其中构建了一个校准阶段，它了解一些关于大脑信号的结构以及它们如何与运动或语音交互和相关的信息。这基本上使我们能够

仅使用相对少量校准数据。我的意思是，我们可以用少量校准数据做很多事情。所以你现在正在进行一项初步研究。下一步是什么？

所以在它发生之前，我想谨慎地表达我的想法，但我们确实预计能够在不久的将来扩展目前持续时间较短的初步研究，这些研究仅持续我们在标准神经外科手术中可以接触大脑的时间，这相对较短。

我们预计在获得监管批准后，能够在日历年度内将其延长至许多天和几周。然后，当然，这一切都是为了永久性植入物，这些植入物可以与外部世界进行无线通信。这将是我们几年后关键性临床试验的基础。节目中还有待讨论的是，本和我讨论了在健康人中使用脑机接口的可能性。

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在休息之前，本提到了他们正在努力进行的关键性临床试验。所以我问他，他们在那次试验中究竟会做什么。

因此，第一个临床应用将用于治疗严重瘫痪。好的。该设备将是一个植入物，在大脑上有电极，在胸壁内有一个植入物，用于向外部世界提供电力和数据传输，以便与外部设备（如计算机）进行通信。例如，该系统将允许脊髓损伤的人真正从事办公工作。那

这将使他们能够有效地操作文字处理程序、电子邮件、浏览互联网、进行 Zoom 会话、操作 Excel 电子表格、使用 PowerPoint，并能够重新进入劳动力市场，获得个人和经济上的自给自足，使他们能够获得……他们没有的某些自由，而这些自由是现代社会生活中的核心。对我们来说，这是一个主要目标，第一位。

我很确定，随着这项技术被证明安全有效，其他可能不那么剧烈的疾病和病症也将从中受益，以及其他形式的技术。第三部分是，我确信我们现在甚至无法想象很多事情。你知道，脑机接口

至少 Precision 系统在某种程度上是一种平台技术，因为它将大脑潮湿且难以访问的精细生物信号转换为强大的数字比特流，并使我们能够以可扩展的方式对其进行计算。

脑机接口不能替代键盘和鼠标。它不能替代手势界面或语音界面。它只是另一种与大脑交互的界面，就像……

仅基于键盘或图形用户界面，就不可能预测所有出现的不同应用程序。我认为，只要我们构建一个安全可靠的界面并负责任地提供它，那么一切皆有可能。我甚至无法猜测接下来会发生什么。所以我认为，在我们让它进入患者并成为护理标准之后，还有一代人的发现和创新等待发生。

你能想象它被健康的人用来处理……计算机和大脑问题吗？

是的，我最终可以。从某种意义上说，我很希望如此。我认为我对这一点很矛盾。告诉我你为什么希望如此。好吧，因为这意味着我们……是的，这意味着你的东西运行得非常好并且非常安全。是的，那是真的。对。所以我们以某种目标来构建它，对吧？仅仅是因为为了让身体健全的人接受某种东西……

零风险承受能力，对吧？而且基本上只有缺点，如果出了问题或运行不正常，你需要它以防弹的方式运行。这就是我们试图设计的系统。是的。

从这个角度来看，这是完全有道理的。如果这是真的，那么你就制造了一个非常安全有效的设备。没错。所以如果我和你正在进行这次谈话，你对我说，天哪，我很想，对吧？我的意思是，这意味着所有这些疑虑都消失了。为了消除这些疑虑，我们必须向世界证明某些事情。这确实是我们的工作。

如果你很健康，如果你安全有效，你会想把你的设备放在你的大脑里吗？我必须做一些设备还无法做到的事情。是的，当然。但我绝对不会排除这种情况的发生。我的意思是，这就像……

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有了孩子，我真希望 iPhone 不存在，对吧？我希望，就像，当然，给他们一部翻盖手机，这样他们就可以给他们的朋友发短信，如果出了问题就给我打电话。但我不知道。但另一方面，我靠制作播客为生。这是一个有趣的讨论，对吧？我们有时开玩笑，但不知何故，孩子们现在天生就知道如何滑动和浏览手机界面，对吧？所以我的意思是，20 年后，这将是一场不同的谈话。公司里有很多孩子的父母，而且

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告诉我限制马拉松运动员表现的代谢因素。好的，对。所以，嗯……

那是我十多年前写的一篇论文。所以我是个专注的马拉松运动员。我已经跑了 40 多个马拉松，超过 20 多年了。为什么我写那篇论文，还有一个更长的故事，我们现在没有时间讲。你为什么写那篇论文，简短的故事是什么？简短的故事是，从代谢上来说，不应该能够跑马拉松。哦，有趣。因为每个人都认为悖论是你吃不了足够的意大利面来跑完 26 英里。

嗯哼。就像如果你做数学计算，体内储存的能量不足一样？如果你进行简单的数学计算，似乎存在一个悖论，即你吃再多的意大利面也无法跑完马拉松，对吧？每个人都认为你必须在跑马拉松之前吃意大利面。事实证明，你真的吃再多的意大利面也无法跑完马拉松。

那么这怎么可能呢？之所以可能，是因为你在跑步过程中也在燃烧脂肪。然后每个人都知道，存在一种撞墙现象，许多跑步者会在某个时刻崩溃或受到重大影响，通常是在比赛大约三分之二的路程处，他们无法继续跑下去，或者无法以开始比赛时的速度继续跑下去。为什么会发生这种情况呢？这是因为

他们没有燃烧碳水化合物作为燃料底物。或者他们无法以开始比赛时的速度燃烧碳水化合物。那么如何才能不撞墙呢？如何避免这种现象呢？基本上，你需要以一种速度跑步，这种速度基本上会以一种你只在26.2英里处耗尽碳水化合物储备的速度燃烧两种燃料底物，即脂肪和碳水化合物。所以这是核心限速机制之一。

马拉松跑步中的代谢因素。——所以，我的意思是，你发现了什么被发表在……是什么，PLOS上？——是的，我发现了。——哦，好的。——我发现如何用数学方法模拟它。

这是否影响了人们跑马拉松的方式？它影响了我跑马拉松的方式。你根据自己的研究改变了你的跑步策略吗？我学会了以更量化的方式控制自己的节奏。我学会了

以一种比我之前几年好得多的方式安排我的赛前饮食和训练饮食。你跑得更快了吗？哦，我跑得快多了，是的，在我弄清楚这一切的时候，我跑了一堆低于三小时的马拉松，那是一个非常快的马拉松，有一段时间我不知道是否仍然如此，但也许令人尴尬的是，那是我，我想仍然是我的唯一一篇单作者论文，有一段时间，它是我的，我

引用次数最多的论文。好吧，你知道，爱因斯坦引用次数最多的论文是描述纠缠的那篇论文，基本上说这证明量子不是对现实的完整描述，因为它不可能是真的。他是错的，对吧？不必非要追求那样。但无论如何。

从中学到的一个技巧是什么？有什么模型我可以代入吗？我今年跑了我的第一个马拉松。我不知道你的论文。你能从论文中定性地告诉我我做错了什么吗？是的，看看。那里有一个小公式，基本上可以让普通人估计他们最佳的马拉松配速。好的。

波士顿马拉松还是纽约马拉松？你更喜欢哪个？好吧，你知道，我是本地人。我多次参加过这两个比赛。呃，过去24年我连续参加了波士顿马拉松，我还参加了纽约马拉松。我现在忘了多少次了，但超过10次。而且，呃，我爱他们俩，我不会，我不会公开说我更爱哪个，但它们非常不同。呃，它们非常不同。而且，呃，

是的，这就是我要说的全部。但它们都是精彩的比赛，两者都有很多特别之处。关于大脑，我们还不了解的一件事是什么，你希望我们了解？我认为意识是什么这个问题，几个世纪以来一直是哲学和神经科学中的一个大问题。

很长很长时间，对吧？我认为脑机接口的工具可能已经提供了，但肯定会在未来几年内提供，以一种真正严格和量化的方式来回答这个问题。不仅如此，我认为它还会对意识障碍产生影响。所以我认为这是一个脑机接口可能会产生令人惊讶的重大影响的领域。

什么是意识障碍？我认为我不了解这个词组。这是什么意思？好吧，你知道，我认为许多人熟悉昏迷，对吧？所以那些活着但不像你和我在交谈时那样有意识的人。这只是一个戏剧性的例子。你所做的工作，我的意思是，作为一名脑外科医生或在开发脑机接口方面，这如何改变了你对意识的思考方式？

如果有的。我不确定是否已经改变了，至少不是我想公开谈论的方式。但我的意思是，密切关注这个领域。

再说一件事。这对我来说非常有趣。我觉得你有一些想法你没有说出来。很多都是公开的，而且我认为以非常非常有趣的方式。因此，我想重点介绍一些最近的工作或最近发表的由尼科·希夫等人进行的研究，这些研究表明，一些似乎处于最低限度意识状态的人，如果你给他们提供工具，实际上有能力进行交流。

这对于某些类型的严重脑损伤的诊断、预测，你知道，这类损伤患者的后续病程以及各种哲学、伦理以及最重要的是，如何照顾患有这种严重脑损伤的人的实际方面都有深远的影响，其中许多人

对无法预测接下来会发生什么以及无法与亲人沟通的家人和护理人员提出了极其困难的问题。在这种情况下，总是有这样一个问题，你知道，那个人，我们认识的那个人还在吗？那个人会回来吗，或者不会？回答这个问题是

了解什么是意识，它如何波动，我们如何量化它，以及当它丢失或受损时我们如何治疗或恢复它的一部分，所以你知道，这在人类历史上大部分时间都是哲学的领域，而且……我认为现在这已经改变了

在过去的几年里。我确实认为脑机接口技术将对使一些已经出现的发现能够付诸实践产生影响。本·拉波波特是Precision Neuroscience的联合创始人兼首席科学官。今天的节目由加布里埃尔·亨特-程制作。它由莉迪亚·让·科特编辑，由莎拉·布格雷制作。您可以发送电子邮件至[email protected]。

我是雅各布·戈德斯坦，我们下周将推出另一集《你的问题是什么？》