人脑芯片如虎添翼 加载更多的医疗应用

目前有三家公司拥有人脑植入设备;例如美敦力的Activa PC+S,在2009年首度使用于动物植入,目前则是收集了超过一年的部分病患资料。

       为了能成功打造出能聆听并回应人脑指令的芯片,以提供多样化的先进医疗应用,研究人员正在奋力克服一系列相关挑战;在近日于美国旧金山隆重举行的 2015年度国际固态电路会议(International Solid-State Circuits Conference,ISSCC)的一场座谈上,多位专家分享了他们在人脑接口技术方面的研究进展与争议。

 
       各国政府都意识到了关注民众大脑健康状态的重要性,该类问题光是在美国,一年对经济的耗损就高达数兆美元;虽然相关预算支出仍持续增加,仍有人认为不够。欧盟则是推动了一项15亿美元的计划,投入国民大脑健康维护所需技术的研发,但却争议不断;对此瑞士苏黎世联邦理工学院(Swiss Federal Institute of Engineering in Zurich)生物工程教授Andreas Hierlemann表示:"那听起来是很大一笔投资,但实际上没有那么多。"
 
       Hierlemann,到目前为止,该欧盟计划在2.5年内虽仅花费5,400万欧元,但仍在不断增加;大部分的预算需求来自超过50个计划伙伴成员,包括来自美国的;在此同时,该计划焦点似乎转向对于人脑的计算机建模(modeling),而不是人脑接口芯片的研发,这是一个备受争议的问题:"整个计划的走向目前还没有完全厘清。"
 
       
欧盟、美国政府皆有官方赞助人脑芯片研究计划
 
       在另一方面,美国的研究人员已经开始着手进行三年前白宫所发起、资金补助相对规模较小的1亿美元人脑芯片研究计划;参与该计划的美国加州柏克莱大学研究人员Jan Rabaey表示,美国国防部高等研究计划署(DARPA)已经转向为该计划提供资金,投入金额可能达1亿美元。此外美国国家卫生研究院(National Institutes of Health)以及国家科学基金会(NSF)也开始征求相关研究提案,Rabaey认为:"虽然一切才刚起步,但该领域确实拥有商机。"
 
       美国医疗技术大厂美敦力(Medtronic)核心技术资深总监Tim Denison表示,目前有三家公司拥有人脑植入设备;例如美敦力的Activa PC+S,在2009年首度使用于动物植入,目前则是收集了超过一年的部分病患资料。他指出:Activa嵌入了一种专门为聆听脑波所设计、像是示波器(oscilloscope)的芯片:"因为以往的(脑波)纪录活动被限制在手术室内的数分钟或数小时,那是很不切实际的环境,而现在我们(对人脑)能有更多的了解。"
 
       Denison最近与两家同样有人脑植入设备的竞争对手NeuroPace与Cyberonics合作撰写了一篇文;据了解,约有350位病患接受了NeuroPace的人脑植入设备,能聆听即将发生的癫痫发作征兆并提供刺激以避免病发;而Cyperonics则在欧洲提供患者一种迷走神经(Vagus nerve)刺激器,能以一种类似的闭路(closed-loop)方法聆听对生物征象并自动做出回应。
 
       
美敦力的Activa PC+S人脑植入设备
 
       Denison表示,未来的植入设备可望与可穿戴式设备搭配使用,以预测病患的行动并提供刺激;他展示了一段动画,说明该类系统如何能协助帕金森氏症患者倒一杯咖啡。Denison指出,前方仍有许多挑战,研究人员仍在尝试能以最小化方式布置电极、有效撷取脑波的方法,此外他们也在研究如何解译通常非常微弱的脑波讯号,特别是在刺激器的讯号相对更明显的时候;理解这类电子刺激器如何搭配药物使用则是另一个需要克服的障碍。
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