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AI拯救记忆:植入大脑第一步 也是资本风口下一步

日期:2018-1-31 13:51:01 人气:0 加入收藏 

  “对于活着的人来说,悲剧难以承受。”这是比尔·盖茨近期对阿尔茨海默症(即老年痴呆症)的总结。他之前宣布斥资1亿美元支持对该病症的研究。

  在好莱坞鬼才导演诺兰的电影《记忆碎片》(Memento)中,男主角莱昂纳多·谢尔比也是悲剧的承受者。因为脑部受重创得了一种奇怪的“短期记忆丧失症”,他再也不能形成长期记忆,只能记住十分钟前发生的事情。

  “科技控”诺兰的电影叙事很科学——谢尔比发病的原因是大脑中的海马体遭到了严重损伤。海马体是与人类的记忆关系最密切的脑组织,负责将短期记忆转化成长期记忆。海马体受损通常会造成人们难以组织新的记忆,以及难以搜索过去的记忆。

  不过,失忆的谢尔比乃至众多阿尔茨海默症患者的命运,可能很快被人工智能(AI)植入技术与“脑机接口”改写。

  在上月中旬举行的美国神经系统科学学会(SfN)年会上,南加利福尼亚大学(下称“南加大”)生物医药工程副教授宋东首次公开了他的团队最新的科研成果:他们发现,通过在20名患有癫痫的病人脑中植入脑电极设备,就能将他们的记忆有效提升15%至25%。

  此外,通过对比这些患者的大脑活动和情绪变化的细节,南加大的研究人员还展示了人类首张“情绪地图”,揭示了情绪是如何随着时间推移在大脑中编码的。

  “这是一项开创性的工作。”宋东告诉第一财经记者,“目前我们还没有正式发布实验的报告,我们正在撰写神经编码,来提升记忆的功能。”

  不仅如此,在美国华盛顿举行的这次年会上,来自不同研究机构的科学家们利用大脑植入设备检测情绪障碍引起的异常状态,并通过AI算法释放电脉冲回击大脑,使大脑在没有医生介入的情况下恢复到健康状态。目前这些研究已完成了初步的人体试验。

  宋东向第一财经记者解释道:“对于阿尔茨海默症或癫痫患者来说,在疾病刚开始的时候,通过在他们的大脑中植入设备,能够帮助形成新的记忆。但是对于阿尔茨海默症患者过去的记忆,并没有太大帮助。”

  尽管如此,宋东的实验还是证明了这一技术具有修复患者长期记忆的潜在能力。“这种记忆修复术的目标是修复大脑的海马体功能,海马体主要负责长时记忆的存储转换和定向等功能。”宋东对第一财经记者表示。

  海马体能将短时记忆进行巩固,从而转换成长时记忆。海马体在事件发生的环境背景及细节内容的记忆中也起着非常重要的作用。对新近发生的事件,包括很多细节,一般都由海马体来完成。海马体不健全的人,可能无法记住曾经去过的地方以及如何前往想去的地点。

  宋东表示:“失去的记忆将无法重新获得的原因是,长期记忆虽然是通过海马体形成的,但不是存储在海马体内。”

  早在上世纪50年代,科学家就已经注意到大脑海马体与记忆间的关系——如果切除掉海马体,那么以前的记忆就会一同消失。不过,关于“海马体的神经细胞是如何把信息固定下来的”问题一直没能解决。

  此外,对于大脑海马体运转机制的研究,也早在十几年前就已经开始了。纽约大学研究人员很早就开始利用电极来监控学习中的猴子大脑神经活动的情形。而哈佛大学研究人员则研发出了“动态估计算法系统”(dynamic estimation algorithms),帮助分析记录猴子的行为与神经信息。实验发现,海马体内的神经元,与新的联想记忆形成有关。

  事实上,电极植入在医疗上已经对帕金森等运动障碍疾病有了较为成熟的治疗方案。2016年,荷兰乌特勒支大学医学院的神经科学家尼克·拉姆塞(Nick Ramsay)完成了全球首例临床大脑植入手术,实现对ALS患者(渐冻人)思想的解读,使他们能与外界沟通。

  目前全球有很多医院已经能够进行电极植入手术,这就好像在人脑中安装一个“起搏器”,原理和心脏起搏器一样,通过深部脑刺激来改变脑部的神经活动,进而影响患者的肢体行动。

  但此前,这种刺激脑的方式用于情绪障碍的治疗时,收效甚微。宋东团队的突破在于解决了提高患者记忆力的问题。提高记忆力对于紧张备考的学生或者是对于记人名有困难的人来说,可以助他们一臂之力;但对于受痴呆症和阿尔茨海默症折磨的患者来说,绝对是改变生命的技术。

  在今年11月,比尔·盖茨以个人名义宣布注资5000万美元,与风投基金Dementia Discovery Fund(痴呆症发现基金)一起寻求脑萎缩疾病的治疗方法。另外,他还将投资5000万美元于研究阿尔茨海默症的初创企业。

  盖茨表示:“随着阿尔茨海默症和其它痴呆症患者数量的快速增长,以及人类寿命的延长,这类疾病正在给患者及其家属带来情感和经济上的负担。这是一个日益严峻的问题。”

  虽然已有几十年的相关科学研究,但是目前医学界仍然没有可以延缓阿尔茨海默症进程的治疗方法。目前的药物治疗只能缓解一些症状。此前包括礼来在内的制药巨头的临床试验,都在最后阶段宣告失败。

  根据非营利机构阿尔茨海默症国际组织(Alzheimer’s Disease International)的数据,老年痴呆症在全球范围内影响了近5000万,预计到2050年将会影响超过1.3亿。

  美国阿尔茨海默协会表示,年龄增长是导致阿尔茨海默症的最直接的因素,该疾病的患者大多是年龄65岁以上的老人。随着人口老龄化趋势加剧,到2020年,发达国家超过五分之一的人口年龄将超过65岁。

  对于宋东团队的研究,美国冷泉港实验室神经科学主席安东尼·扎得(Anthony Zador)有所保留。他对第一财经记者表示:“因为该实验结果尚未发表在权威科学杂志上,因此我对实验的方法还是存有怀疑。等我看到实验的数据后,可能会改变目前的怀疑态度。”

  尽管宋东团队的最新研究结果有待更加有说服力的数据来验证,但是如果在大脑植入电极真的能够帮助脑疾病患者提高记忆力,哪怕是一小部分的记忆,这对于整个社会而言,都创造了非常巨大的经济效益。

  也正是因为解决人脑疾病所带来的巨大社会财富,近年来资本不断涌入人工智能和神经科学方面的初创公司。所谓的“脑机接口”名副其实地成为了资本的“风口”,这其中就不乏“钢铁侠”马斯克(Elon Musk)投资的“神经织网”公司Neuralink。他们希望投资研发出能够读取人脑活动和将“神经信息”写入大脑的设备,以此来对抗未来人工智能对人类潜在的侵袭。

  但是对于这种人脑侵入式技术,目前的手术成本仍然很高,而更大的障碍来自于人体对于植入物的排异反应。

  尽管如此,一位曾在美国某医院观看过在帕金森患者的大脑中植入电极全过程的上海某高校脑科学研究人员对第一财经记者表示:“与整容相比,开颅手术人性化多了。美国的患者排着队要做这种手术,医院都做不过来。”

  未来如果能解决人体排异反应及颅骨向外传输信息减损这两大问题,那么电脑将会对人的思维意识进行更为准确的识别。这一方面将有助于电脑更加了解人类大脑活动特征,指导电脑更好地模仿人脑;另一方面也能让电脑更好地与人协同工作。

  当然,脑机接口的技术在为记忆障碍人士带来福音的同时,也引发了伦理道德的争议。反对人士认为,如果能够通过增强人类感官功能、提升记忆力等手段来控制人们的情绪和行为,那么产生的社会问题也将难以估量。

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