腦機介面是改變人生的開關嗎?

作者 | 發布日期 2023 年 09 月 05 日 8:20 | 分類 尖端科技 , 生物科技 , 醫療科技 line share follow us in feedly line share
腦機介面是改變人生的開關嗎?


意識清醒,感知清晰,但就是動彈不得。電影〈逃出絕命鎮〉令人印象最深刻的就是描繪陷入「沉陷處」(sunken place)的情景,是「真‧身不由己」的無助,但這種狀態也是某些人的「常態」。

「閉鎖症候群」(Locked-in syndrome)又稱「LIS」,像名稱一樣,認知還在,知覺健全,五感都有,但被鎖在完全無法動彈的身軀裡。

30 歲時 Ann Johnson 因腦中風導致嚴重癱瘓,無法控制肌肉,甚至連呼吸都做不到。之後幾年 Ann 經復健重新學習控制肌肉,學會呼吸,控制脖子肌肉,甚至能笑和哭,今年腦機介面和 AI 技術結合後,Ann 更是癱瘓 18 年後首次重新和丈夫「對話」。

「腦波打字」不只一種

去年 Neuralink 發表會展示猴子 Sake 用螢幕鍵盤逐字母輸入「can i please have snacks」(來點零食),當然 Sake 不會英語,更不會拼字,只是用大腦控制游標落在色塊指示的按鍵處,完成所謂「打字」,和腦機介面早期「打字」方法有關。

以前腦機介面在語言溝通領域,多以「一個字母一個字母」拼寫式輸出為主,近年發展迅速,多團隊開始採用更「自然」的輸出模式。2021 年加州大學舊金山分校團隊成功破解某患者大腦負責聲音運動的訊號,讓患者能一次性「想出」完整單詞,可每分鐘輸出 18 個單字(總詞彙量為 50),準確率 93%。普通英語使用者溝通時每分鐘會用到 150~200 個單字,雖然只是平常水準 10%,但證明輸出完整單字而非只有字母這方法可行,也更符合一般溝通習慣。

此研究轟動學術界,在加拿大的 Ann 也知道了。今年 Ann 更幫助加州大學團隊將研究推向新高:每分鐘輸出單字升至近 80 個。團隊在 Ann 大腦表面植入有 253 個電極的矽片,與信用卡晶片差不多大,會擷取原本控制 Ann 嘴唇、舌頭、下巴、喉嚨及臉部肌肉的訊號傳回電腦,再用 AI 演算法分析訊號對應的文字。

Ann 和團隊開始訓練語言模型好幾週,一次次重複「說」1,024 個單字,直到演算法能辨識訊號。團隊這次給 AI 辨識的並不是單字完整發音訊號,而是更小語音單位──音素。如「Hello」有四個音素:「HH」「AH」「L」和「OW」,以音素為單位,演算法只需學習 39 個音素就可分析所有英語單字,且能提升系統分析準確率和速度。

加州大學團隊發表論文同天,史丹佛大學團隊也於《自然》發表類似報告。史丹佛大學參與者是 68 歲的 Pat Bennett,2012 年診斷出漸凍症,現在已無法正常說話;Pat 參與訓練系統近半年,演算法同樣辨識音素,每分鐘輸出約 62 個單字,準確率為當總單字 50 個可達 90%,但擴大至 1.25 萬個單字準確率會降到 76%。

雖然 Ann 團隊有更高輸出率,但詞彙量擴至 1,024 時,準確率中位數也約 76%。《自然》評論,兩個研究參與者能控制面部肌肉及不同程度發出聲音,不確定技術對完全無法控制肌肉的患者是否可用。其次,兩專案設備系統「對照護者在家使用仍太複雜,不能避免大量訓練和維護」。

參與 Pat 專案的 Jaimie Henderson 博士也認為,好幾年內「可植入,需要動手術放入的技術」仍會在,但他認為這是讓 ALS 患者重新與外界溝通的重要科技。

從「打字」到「對話」,我們追求什麼?

這聽起來有點難置信,但 Ann 希望能成為諮詢師,用本身經驗幫助其他患者:

我想讓病患看到我,明白生命還沒有結束,我想展示身體殘缺不會阻止我們做想做的事或拖累我們。

雖然 Ann 和 Pat「腦波說話」都是用螢幕呈現,但 Ann 卻多了能「出聲」的數位化身,會根據 Ann 嘗試說話時產生的訊號讓五官動起來做表情。數位化身合成語音是用 Ann 十幾年前婚禮發言素材訓練,都是為了讓溝通更自然,對想成為諮詢師的 Ann 來說,也是更令對方舒服的溝通方法。

當 Ann 第一次使用系統說話和讓數位化身臉動起來,我就知道我們做到真正改變局面的事。

研究員之一 Kaylo Littlejohn 說。Ann 還用這系統和丈夫 Bill 時隔 18 年首次對話,閒聊家常。

– Hi,一切可好?

– Hi Ann,不錯。妳覺得今天「多倫多藍鳥」(棒球隊)表現會如何?

– 一切都有可能。

– 看來妳對他們沒啥信心。

– 是啊。

– 我們得看完比賽才知道了。

Ann 時隔多年再次聽到自己的聲音,也是很奇妙的體驗,「就像聽到許久沒見的老朋友說話」。測試當天 Ann 也迫不及待想讓女兒聽自己的聲音,因她中風時女兒才 6 個月大,女兒印象中的母親一直是老舊輸入設備英國口音的機器女聲。除了日常交流更自然,參與專案還讓 Ann 重新感受使命感和生命意義:

之前去復健時,語言治療師都拿我沒轍。成為研究夥伴後,我覺得自己對社會有貢獻,就像再次去工作。

我能活那麼久也是奇蹟,這專案讓我能在活著的時候真正地活著!

好消息是,接下來團隊會繼續前進,希望做出無線版,這樣 Ann 就不用靠一堆線連接腦機系統了:如果可讓 Ann 這種患者自由控制電腦和手機,可大大提升獨立程度和社交互動。的確,無論用腦機介面恢復溝通或行動能力,技術最終目的還是將獨立自主還給病患。但壞消息是,技術越好用,失去它時就越痛。

遭強迫摘除腦機介面的人

腦機介面雖充滿未知風險,但潛力讓人激動,除了解放「困在大腦裡」的人,現在還能讓癱瘓者再次行動治療憂鬱症控制癲癇、減少帕金森氏症震顫,提高不少病患生活品質。

2016 年腦機介面研究約 340 個,到 2021 年增至近 600 個,因越來越強計算機出現,AI 發展快速及越做越小的智慧設備,但還是欠缺消費者保護。

我覺得自己無所不能。我可以開車,我可以去見朋友,我有能力自己做決定。

植入腦機介面後,62 歲的 Rita Leggett 能提前知道自己會癲癇發作,馬上吃藥阻止癲癇發作。2010 年 Leggett 參加癲癇症患者腦機介面專案,植入腦機介面。Leggett 很快就覺得和介面「合而為一」,自己「重生」了。

嚴重癲癇患者很難正常生活,因不知道什麼時候會發作,Leggett 提到如果是開車、走在路上,或只是獨自出門時發作,後果都不堪設想。Leggett 3 歲時診斷出嚴重癲癇,使用腦機介面前很少出門,可想而知,當 Leggett 被告知要摘除她腦內植入物時有多崩潰。

2013 年,Leggett 植入介面後第三年,生產公司 NeuroVista 沒錢了,要求志願者取出植入物。Leggett 和丈夫竭力和 NeuroVista 協商能留下設備,甚至願意把房子拿去抵押買下設備。遺憾的是,公司最後還是選擇回收設備。

失去(它)就像失去對我來說非常寶貴和親近的事物,它永遠無法取代。

它是我的一部分。

慕尼黑技術大學倫理學家 Marcello Ienca 認為,這是一種人權侵犯,尚未理解和討論的人權侵犯:被迫移除設備,剝奪患者接受新技術後形成的新身分。這些公司創造了全新的人……設備移除後,那個人也死了。

他們和其他法律學者主張,人的精神完整性應得到保護,「神經權利」(neuro rights)應受承認。另一面意見為,實驗參與者都清楚風險,同意參加代表接受風險。但 Ienca 和 Gilbert 認為,腦機介面公司應為參與者買保險,如果實驗後想留下設備,保險可充當維護和保養費。或許州政府批准專案時,也能提供補助。

隨著腦機介面持續發展,問題也會越來越多,馬上開始思考和建立保障系統非常必要。Ienca 認為移除已變成患者一部分的植入物,與強行摘除器官一樣有違倫理:

如果有證據顯示,腦機介面成為人自我的一部分,除了醫療需要,無論任何情況,植入物都不能在當事者不同意下移除。

如果它組成一個人,那就是強行移除這人的一部分。

雖然過去多年,每當聊起植入物,Leggett 都會難過哭泣。塔斯馬尼亞大學倫理學家 Frederic Gilbert 認為這就是心理創傷。腦機介面技術或許是能改變人生的「開關」,但到底是誰可控制開關?

(本文由 愛范兒 授權轉載;圖片來源:UC San Francisco