2023-04-03|閱讀時間 ‧ 約 16 分鐘

Neuralink秋季演講彙整(二)

會議後QA

1.若FDA核准相關手術機器人與穿戴式裝置，Neuralink公司願意提供神經科學社群或醫院相關單位，使用這些設備與儀器。Neuralink公司願意將收集到的資料，公開給神經科學界或AI團隊進行研究與分析，以了解大腦運作機制。

2.該如何避免因電極附近的組織再生而造成訊號減弱?團隊認為要需要從根本的層面著手。一、可以透過更小的電極束減少組織破壞，因此大腦組織也不會結痂，使訊號減弱。或者也能在表面塗上塗料使得在插入或取出時，不造成組織傷害。二、在電極束表面塗上藥物，避免組織重生。但團隊認為訊號減弱情況並不明顯，目前安裝的電極也能持續使用一、兩年。

3.被問到安裝的電極束是否會在腦內移動，而所收到的訊號是否足夠穩定時，Neuralink公司沒有正面回覆。他們認為很難100%確定電極量測到的神經元是否是同一批神經元，但他們還是有信心所測量到的是同一個群體。雖然激發頻率會隨著時間有所變動，但動作電位的形狀是保持一致。

4.這個穿戴式裝置將帶來哪些助益是大眾沒意識到的。馬斯克無明確回答，但他認為好比量測體溫可以早期偵測發燒，量測血壓可以預防中風，因此利用簡單的穿戴式裝置量測大腦訊號，也會是重要的健康綜合資訊。

5.當穿戴式裝置作為刺激器時，它的刺激範圍取決於阻抗與施予電流，將根據應用而調整。在視覺刺激實驗中，刺激範圍大約是50~100um直徑的球形體積，而越小範圍的刺激，可以在視覺範圍產生越細緻的光點。

6.關於穿戴式裝置的使用壽命，Neuralink團隊表示目前最長的裝置曾使用了617天，而新裝置也已經超過一年。根據穩定性測試，推測裝置可以使用4年以上，甚至長達八年。裝置壽命涵蓋裝置封裝(防水性等)、電池與電極束。分拆來看，裝置封裝的使用期限遠大於另外兩個因素，至少可以長達20年。電池的使用壽命取決的使用頻率，若每天運作3-4小時，能使用三年。目前研發中的下一代裝置，電池使用壽命可望有兩倍以上。至於電極束，在測試環境下可以使用超過五年。接下來，Neuralink會研發技術以追蹤電極束的使用狀況，觀察其在生物體內是否有逐漸劣化的情況。穿戴式裝置的生物相容性很高，除了使用常見的生物相容材質，也通過多次送驗。

7.觀眾詢問，過去兩年Neuralink最大的進展在哪方面。Neuralink團隊回答包羅萬象，他們在多個方面都有重大進展。首先是關於人類大腦的發現，他們發現人類大腦是有移動的，每年可以移動數百微米，這是相當細微的變化。相比較於電極束的尺寸而言，這個變化就像是人類位移了一英里。這個發現促使他們重新設計產品，延長了使用年限。在硬體方面，他們研發了適合的大腦假體，並且提高了開發流程的效率。這樣，在植入電極後，不必等待2至3個月的組織再生，就可以開始進行實驗和收集資料。此外，他們也通過多種實驗和測試，掌握了許多技巧，提高了產品的可靠性。在軟體方面，他們改進了人機介面的演算法，並成功地訓練了多隻猴子進行實驗，加快了產品的開發速度。此外，他們還學會了一些技術，可以讓大腦在腦殼中穩定，不會被損壞。

8.觀眾詢問關於藍牙的頻寬以及是否有更好的無線傳輸方法，對此Neuralink提出了以下見解。頻寬越大，可傳輸的資料量就越多，這涉及到速率和資料量的多寡。Neuralink提出了一些解方，例如將資料壓縮，只傳輸有效的資料。如果傳輸的資料有效性越高，其實就可以使用更小的頻寬。舉例來說，目前的頻寬約為150kB/s，但資料壓縮後，僅需50kB/s即可傳輸，因此目前的頻寬是充足的。然而，如果下一代裝置提升至16000個通道，則此方法將窒礙難行。此外，軟體方面，可以使用"大腦端解碼"（decode on head）的方法，經過邊緣運算處理後再傳輸出來。目前在電腦設備上解碼的演算法將來會移植到穿戴式裝置上，這是未來人機介面發展的重點。另外，可以改進天線傳輸端，使用500MHz的超高頻寬，傳輸速率上限可達10Mb，同時也可以減少資料延遲。Neuralink還將測試其他無線技術，包括在W-Band（75-100GHz）頻寬的技術。

9.因為大腦具有可塑性，其神經連結和功能會隨著時間而改變，因此有觀眾問及當使用Neuralink的腦機介面學習技能後如何保持這種技能。Neuralink認為，腦機介面學習應該是雙向的。在這個過程中，工程師不斷優化演算法以提高穩定性和準確性，而使用者也需要學習如何使用腦機介面。大腦的可塑性是雙方都可以受益，因為公司所開發的演算法不必完美無缺，而使用者能學會如何使用它。此外，Neuralink的研發團隊還通過改善穿戴式裝置的配備，例如增加電極通道以提高電極覆蓋率，進一步提高演算法的穩定性。儘管神經活動會隨著時間而改變，但由於測量到的神經數量較多，受變動的神經所占比例較低，因此可以訓練出較為穩定的演算法。

10.有觀眾請教Neuralink團隊，請以志向成為Neuralink一員高中畢業生，給予建議。Neuralink表示，公司持續招募各方人才，相關職缺皆列在官方網站，其內容包含製作晶片、材料科學、軟體開發、還有動物照護與實驗等。Neuralink團隊中有大學各科系地專門人才，顯示團隊的跨領域特性。因此若要給予高中生建議，重要的是找到自己所感到興趣的科系，成為努力成為專家，那麼他將適應Neuralink的職務需求。

11.Neuralink團隊會針對實驗動物的生活內容和福利進行專門分析，移除可能讓實驗動物感到挫折或痛苦的因素。在訓練過程中，他們使用傳統的制約學習，以符合生物的本性。此外，他們也非常注重動物福利的3R原則，即精煉(Refinement)、替代(Replacement)和減少(Reduction)。最主要的改善措施是減少訓練過程中的干擾因素，尤其是身體自由受限的程度。在進行訓練時，Neuralink盡量讓猴子能夠自由移動。此外，他們采用了許多創新的設計，讓動物在訓練過程中盡可能獨立，減少人為涉入。因此，猴子可以自由移動到相關的樹枝上，或者待在窩裡玩遊戲。而完全植入式的電極、無線傳輸和無限充電模組，讓猴子在訓練過程中保有最高的活動自由度。

12.Neuralink正致力於讓替換裝置像安裝裝置一樣容易。該公司目前有相當能力在同一個位置取出穿戴式裝置並在相同位子安裝新裝置。他們已經多次經驗，能在相同位置進行電極的替換後準確地收集到信號。然而，團隊並未明確說明在替換期間可能會對大腦造成多少傷害或產生多長的空窗期，目前團隊正在對此進行評估。馬斯克認為，團隊目前正在研發的技術，在植入電極束的時候不會損壞硬腦膜，該技術將顯著提高復原速度。就像眼科雷射手術一樣，手術時間很短，而傷口復原也很快。

13.有觀眾問到是否觀察到猴子的行為有改變，Neuralink回應表示確實有觀察到行為改變，尤其是在植入穿戴式裝置後需要一段時間進行學習。例如，猴子Pager在穿戴式裝置植入後三天就能使用它，並達到與先前訓練裝置相同的成果。

14.目前裝置在收集神經訊號後並不會直接傳送原始資料，而是將資料壓縮後僅傳送神經脈衝資訊，有效地減少資料量。使用者也可以在晶片上做簡單的計算再傳送這些統計值。因為無線傳輸的頻寬限制，使用者無法直接存取所有1024個通道的原始資料，必須透過USB-C介面傳輸。工程團隊已開發了各種工具來存取原始資料，幫助團隊判斷要在無線頻寬可支援的範圍內，傳輸哪些有效的資料。儘管如此，這些有限的無線頻寬已足夠讓猴子操控電話或電腦，甚至比透過手指敲打鍵盤的輸入方式(每秒十下)更快速。雖然視覺資訊可能需要較多的資料頻寬，大約為數Mb，仍在藍芽傳輸頻寬能力範圍內。

15.公司表示，透過病理組織切片資料的分析，可以證明植入電極後僅造成微乎其微的結痂狀況，這很大程度上證明了穿戴式裝置的安全性。他們分析了結痂組織，發現結痂只是由於某些組織的移除所造成，而非長期接觸電極所導致的。此外，從外部行為觀察中，動物也沒有表現出任何不良反應。因此，Neuralink團隊認為從多方面可以證明穿戴式裝置是安全的。然而，他們仍在努力證明這些穿戴式裝置對人體也同樣安全。

16.對於人體試驗，美國食品藥物管理局(FDA)要求Neuralink證明他們的穿戴式裝置對人體是無害的。這些要求包括進行溫度測試以避免高溫對大腦的傷害，以及考慮生物相容性和材料的化學特性等問題。為了滿足這些要求，Neuralink進行了多項嚴格的測試。然而，對於一些創新發明，例如手術機器人和薄膜陣列等，團隊必須依賴自己的設計來證明產品的安全性，因為在文獻中找不到這些產品的參考資料。安全性是將裝置應用於人體之前不可妥協的必要項目。儘管目前還未獲得FDA在人體試用的許可，執行長馬斯克在問答中表示，他相信穿戴式裝置是安全的，因此他很安心將現有裝置植入親人或需要的人身上，例如脊椎受傷者。

17.Neuralink組成消費者諮詢委員會，以徵詢產品功能與需求，其中委員會由需要穿戴式裝置的各種疾病的病人所組成。當被詢問到他們想要使用產品來做什麼時，回答卻出乎意料。有一名患者想要進行股票交易並打敗他兄弟的交易績效。另一名患者則想要玩射擊遊戲。這些既日常又真實的回答其實具有許多啟發性的。

18.Neuralink致力於開發穿戴式裝置，主要應用於人體。公司打算大量生產這些裝置，數量從數千到數萬不等。儘管目前的人體測試進度緩慢，但公司仍然致力於推動這個項目，未來可以期待指數式的成長。公司目前專注於開發腦機介面並將公開產品的使用方式，以便未來的研究人員可以在此基礎上進行更多的大腦研究。類似於先有中央處理器，才會有軟體人員開發有用的程式，因此，Neuralink的首要之務是開發腦機介面，而非進行大量的腦科學應用。

19.有觀眾提問穿戴式裝置是否可以監測大腦深層的腦區，例如與精神疾病與記憶相關的腦區。Neuralink公司認為，較深腦區的裝置基本設備與目前裝置相同，僅有電極束的長度需要延長，而且手術機器人的針需要更長。理論上，電極束可以量測任意腦區的神經信號。

20.如何避免在植入深層腦區的電極時受到血管的干擾？Neuralink表示使用影像技術來避開深層腦區的血管是很困難的，但使用超音波或光聲等技術或許有機會深入大腦數公分。此外，製作更細的電極束也是一個解決方案，這樣在植入深層腦區時就不會對組織造成損傷或出血現象。以目前的深腦刺激技術為例，要先鑽一個直徑為14mm的孔，再將直徑為2mm的電極插入6公分深的腦區，但這種方法有1%的機率導致血管破裂出血。相比之下，Neuralink的電極束直徑只有40um，遠小於現有技術所使用的電極束。

21.觀眾提到，插入電極束時可能會出現迴繞現象，那麼Neuralink團隊如何確保電極不會迴繞呢？團隊回應表示，他們在研發過程中會利用微型斷層掃描機來掃描電極束的位置，並監測是否有迴繞現象發生。根據他們的統計，迴繞現象發生的次數很少。當然，團隊還會根據錯誤學習，觀察哪些情況容易導致迴繞現象，並開發相應的假體。透過大量的測試，將能減少電極束迴繞現象。

22.Neuralink團隊亦會使用阻抗測試，以確保電極束不會發生短路。即使有少數電極束發生短路，整體腦機介面的運作也不會受到影響，因為仍然有許多有效的電極束可以用來進行演算法分析大腦活動。然而，Neuralink並未公開詳細的數據，因此尚不清楚需要多少個有效的電極束才能正確解碼大腦活動。

23.Neuralink團隊也正在研發許多使用者介面，例如可以透過大腦控制的滑鼠、鍵盤等，並期望這些設備可以提高溝通速度。未來這些介面將會是通用型的，且能夠隨插即用。

發表會後續的新聞

1.虐待動物爭議
在2022年12月初，路透社報導指出，美國聯邦與農業部正在調查馬克思涉嫌殺害過多實驗動物的行為。報導揭露，自2018年以來，Neuralink因開發穿戴式電極而殺害了約1,500隻動物，其中包括280多隻羊、豬和猴子。儘管使用實驗動物是合法的，因為在開發藥品或生物醫療技術時需要建立在動物實驗基礎上，但報導指出，馬斯克急於求成，導致動物死亡數目遠高於實際需求。在高壓的環境下，許多實驗被急促進行，導致人為疏失，當實驗失敗時，動物就會遭到殺害。因此，美國聯邦和農業部正開始調查是否有違法動物福利的疑慮。

新聞網址:https://www.reuters.com/technology/musks-neuralink-faces-federal-probe-employee-backlash-over-animal-tests-2022-12-05/

2.人體試驗受阻
根據2023年3月初的路透社報導，儘管在2022年秋季發表會上，馬斯克對取得人體試驗授權充滿信心，但事實上，早在2022年春季，FDA就已經拒絕核准Neuralink在人體上安裝其裝置。報導指出，FDA關切的議題包括鋰電池的安全性、電極束是否會移動，以及進行電極替換時是否會損傷大腦等問題。這些問題與2022年秋季發表會時會議中安全性的討論具有相似之處。

新聞網址: https://www.reuters.com/investigates/special-report/neuralink-musk-fda/

3.重新申請人體試驗
2023年3月末，路透社報導，Neuralink為了推進人體試驗，將與大型臨床神經手術機構共同合作。儘管雙方機構未證實此合作。

新聞網址: https://www.reuters.com/business/healthcare-pharmaceuticals/musks-brain-implant-company-search-human-trials-partner-2023-03-27/

總結

透過本文，希望讀者已經了解先進神經科技公司Neuralink開發其穿戴式裝置過程的點滴。文章分為三個部分，第一部分是Neuralink官方演講，介紹產品的特點，如可替換的穿戴式電極、完全植入式且支援無線傳輸和充電、手術風險等，公司展示了產品的潛在應用，如幫助失明者重現光明和癱瘓者重拾運動能力。演講還揭示了公司下一代產品的方向和亮點，例如更多的電極束、更好的傳輸品質和更高的安全性等。

第二部分是演講的問答環節，討論了更多有關穿戴式裝置的細節以及與會者關注的問題，例如資料和裝置的可取得性、安全性的疑慮、動物福利和實驗細節等。這些問題反映了未來產品的市場導向、品質和安全性，以及產品生產過程是否符合法規等面向。這些面向顯示出這個新創團隊的努力，畢竟開發先進的醫療產品是必須面面俱到的。

第三部分是簡短的追蹤報導，顯示Neuralink公司在開發產品過程中所面臨的障礙，這來自於先進醫療產品不是傳統消費性商品那樣簡單，必須考慮生物安全性、動物福利和符合使用者利益等大前提。

總體而言，我樂見Neuralink公司的穿戴式裝置可以在符合各項法規的情況下取得成功。Neuralink的穿戴式裝置與平常的實驗室開發的設備差異最大之處在於，它可以穩定量產並大量施作、它能完全植入意謂將使得使用者生活品質不受干擾、可替換性代表病患使用後能持續得受到保障。這能極大地推進神經科學研究，為病人帶來顯著的成效。當然，隨著穿戴式裝置功能更全面、更廣泛，或許未來20年後將面臨更深層的倫理議題，例如隱私、資料安全和人類未來發展等。

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