新浪科技@如何链接大脑与机器：神奇的脑部芯片未来无限新浪科技2020-08-31 10:01:530阅( 二 )
捕捉脑内信息
我们知道 ， 视觉是非常重要的功能 ， 如果某位患者眼睛失明了 ， 那么他的视网膜就无法接受到信息 。 如果要通过植入技术解决这个问题 ， 就需要进一步深入了解到视网膜的成像的机理是什么 ， 我们通过对视网膜功能的探索 ， 通过大脑的成像 ， 通过微型的设备 ， 可能是毫米甚至是更精准的仪器 ， 将它们植入到我们的大脑中 ， 然后通过天线 ， 小的射频单元 ， 以及其他小的芯片 ， 将不同的功能在大脑中植入 ， 这些芯片能提升我们的听力、视觉 ， 能促进眼部的信息在大脑中进行成像 ， 使失明患者能看到我们所看到的事物 。
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图6/15此类研究还有些很多新兴领域是关于大脑视觉部分的 。 人的大脑中能将眼睛看到的东西进行成像 ， 那我们能看到不同的颜色是基于什么样的原理？实际上是由于视觉信号的传递 。 研究人员可以通过有效的功能优化 ， 通过芯片上的控制单元和、收发机的植入能更好地进行研究 。 视觉上的植入 ， 我们可以看到具体的图像是如何进行成像的 ， 而对这些功能的分析 ， 最后在大脑中进行精确的修复 。
为了完成以上过程 ， 我们首先需要了解的是 ， 在大脑中如何进行不同信号的获取和的传输 。 在这个环节就需要使用到不同的芯片来捕捉大脑中的这些过程 。 不同的脑部芯片都具有相应的差异 ， 这些芯片能够发挥不同的功能对电信号进行记录 ， 能够接收不同频率脑电信号 。 芯片的这些工作可以让我们了解到大脑中不同的区域发生的问题是什么 ， 通过这些对应脑内相应部分的“工具” ， 它们可能仅仅是两毫米非常小的设备 ， 就能在大脑中帮助我们恢复这些功能 。
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图7/15我很高兴能和大家分享这些功能 ， 让大家更好了解到我们如何能够通过这些芯片的使用 ， 把外部的信号传递到人体的大脑中 。
脑内芯片的应用
今天我们讨论到的是非常小的传感器的使用 ， 这些非常小的电子单元可以达到微米级别 。
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图8/15研究人员们已经在猴子身上进行了不同的实验 。 众所周知 ， 猴子的大脑和人脑有些相似的地方 ， 通过在猴子身上进行类似的实验 ， 能够验证这些芯片是否能够保证信号的传输 。 首先已知猴子们并没有失明 ， 研究人员们会先进行解码 ， 了解到猴子如何看到信息的 ， 然后进行效仿 ， 最后对这样一个机制进行模拟 。 通过对猴子大脑的解码 ， 能够更好地帮助研究人脑功能的修复研究 。
针对不同的脑电波频谱 ， 芯片能够针对不同的脑部区域来进行正确的记录 。 再来看一下芯片内部的结构 。 之前提到过这类脑内芯片设备是非常低能耗的 ， 不需要有任何电池 ， 所以可以直接把芯片设备植入到头皮当中进行工作 。 当然 ， 我们还有最新的技术能够做到这样的系统 ， 比如信号可以传递几米 ， 这里有很多芯片可以用来进行有效的记录和传递 。
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图9/15再来看一下典型的大脑机能紊乱型的病症——癫痫 ， 全球有大概有1%的的人可能会有癫痫的症状 。 遭受此类神经退行性疾病的病痛折磨的人是非常多的 ， 所以我们也关注了对癫痫患者的治疗 。 问题在于 ， 我们要观察大脑每一部分是什么样的状态 ， 之后再做有效的成像 ， 观察在发生癫痫的时候大脑到底是什么样的状态 ， 如何在癫痫发病之前阻止症状发生 ， 这时候就需要观察神经的变化 。 如果某一癫痫患者在开车的时候突然发病 ， 就可能会引发严重的安全事故 。 所以这个时候就如果能够通过脑部芯片捕捉到的信息提前10分钟或者30分钟 ， 通过手机或者其他的方式向患者发出警告 ， 也许可以避免事故的发生 ， 最大程度地减少损失和伤害 。
据此我们选择使用VNS、RNS方法作为解决方案 。 将芯片植入到大脑里面之后 ， 芯片需要时刻对大脑进行观察 。 研究人员会对不同的大脑区域进行不同的刺激 ， 来鉴别患者癫痫发生的主要区域 。 如果想做更精准的定位 ， 患者们就需要去医院做核磁检查 。 即便通过以上手段做了很精确的检查 ， 但癫痫的发作是非常紧急的 ， 我们不能指望用核磁共振的诊断 ， 去保证某位患者每一个月的同一时间都不会发病的 。 此时研究人员就需要考虑该怎么样用外置的设备 ， 用传感器更好监控脑电信号的传递 。
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图10/15患者们去医院测试的是脑电波 ， 检查时通过仔细观察脑电图可以了解在哪一部分的脑部活动会引起癫痫 。 大家都知道癫痫发病来自于大脑 ， 如果能在头皮检测到不同的脑电信号变化 ， 就能帮助医生和研究人员判断和定位癫痫到底是由哪一部分的大脑产生的 。 脑部芯片就能满足个性化的患者的需求 ， 当它们被植入到大脑当中后 ， 能更好地实时理解每一个患者的发病情况 。
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