強化記憶的人工腦部裝置,有望商業化

作者 | 發布日期 2016 年 08 月 19 日 17:32 | 分類 尖端科技 , 生物科技 , 醫療科技 follow us in feedly
hippocampus

最近在美國崛起了一家名為 Kernal 的新創公司,他們野心勃勃,宣稱要發展出臨床可用的人工腦部裝置,以幫助記憶有問題的人。目標市場客群包含阿茲海默症與其他失智症患者,以及中風和腦部受創的人們。如果成功了,將來腦科醫師就會在手術中植入他們研發出的微小裝置到患者腦部──確切地說是海馬體(hippocampus)中。海馬體是腦部記憶形成和存儲的關鍵區域。該裝置的電極將會刺激某些神經元,幫助將外部世界輸入的訊息轉化為長期記憶。




據帶領研究的南加州大學神經工程中心主任 Ted Berger 向《IEEE》表示,團隊在老鼠與靈長類身上的實驗進展順利,並且在人體實驗中也獲得了良好的初步結果,因此他們現在目標將這個人工裝置推向全球商業化。

當學習到新事物時,位於海馬體中的該裝置電極便會將記憶編碼紀錄到神經元的電流訊號中。這些電流訊號是神經元依特定模式發射的結果。如何將學習的電流訊號,轉譯為儲存長期記憶的訊號,正是 Berger 的團隊主要投入研究的項目。他們建立了一個數學模型,可以接收任何輸入(學習)訊號,並且產生適合對應的輸出(記憶)訊號。

該裝置上設有微處理器進行運算,而電極可以透過刺激神經元將記憶編碼,紀錄並儲存學習時收到的訊號。對那些很難形成記憶以及無法記住近期經驗的人來說,該人工裝置能夠將記憶強化,並存回腦海中。

在這之前,關於人工記憶裝置的研究,曾經受到國防高等研究計畫署(DARPA,Defense Advanced Research Projects Agency)贊助,該機構也長期投入能臨床使用的腦部組件。不過,新創公司 Kernel 的背後金主另有其人,乃是科技企業家 Bryan Johnson。他在 2013 年將自己的支付公司以 8 億美金賣給 PayPal,並另外成立了創投公司 OS Fund,特別關注在能改善人類健康的產品研發上。

現今在腦中暫時性置入電極,已經被當作治療癲癇病人的正規療程,這些資金將幫助進行更多臨床人體實驗。目前的研究會在患者做記憶測試時紀錄海馬體的情況,並且用電刺激海馬體,增強他們的記憶能力。

然而,關於記憶如何構成,還有許多未知的領域,這也讓 Kernel 即將為我們解答的問題更令人矚目。例如,記憶有共同的編碼嗎?如果兩個人同時記下了一段文字,他們腦中的電流訊號是會吻合,還是每個人都有獨特的模式?根據過往的研究成果,在老鼠身上的實驗,確實偵測到顯著的共通編碼,不過在靈長類身上就不是這麼一回事了。但 Berger 表示,因為目前靈長類的實驗樣本太少,所以還無法建立足夠的資料庫分析出數據。至於在人類方面,即使真的有共通的記憶編碼,以現在的技術也還無法探知。

困難在於,人類有 860 億個神經元,比老鼠的 2 億個多太多了。因此植入海馬體中的電極所紀錄到人腦的神經元比例相對低很多。Kernel 接下來的目標,就在於研發電極陣列更密集的植入裝置,以紀錄更多神經元訊號。

腦部植入物上市倒也不是頭一遭發生的事了。過去在腦深層電刺激(DBS,Deep Brain Stimulation)的手術上就已經出現,主要應用在治療帕金森氏症、憂鬱症及其他神經精神疾病上。到了 2013 年,美國的監管機構通過批准對癲癇病人使用大腦植入物,用來觀測即將發作的症狀並加以預防。而如果 Kernel 公司真的能將學術理論化為實際產品,那麼可以期待,仿生大腦的年代已不遠矣。

(首圖來源:Wikimedia Commons) 

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