Elon Musk 旗下的 Neuralink 展示人機接口的 VOICE 試驗示範,參與臨床試驗患者使用腦機接口,透過思維轉語音的人工智慧技術向其伴侶說話,這項示範是對柏金遜症及腦部退化治療,有重大的啟示作用,通過人工智能和晶片結合,有望實現治療腦部疾病。

患者以 N1 植入物,腦電信號解碼為可聽到的文字,並藉由軟件與合成語音即時播放。此過程在實驗室環境下即時完成,患者不需任何口腔或喉部動作,即可直接以自己的意念發聲。

漸凍症患者 Kenneth Shock,啟動 Neurollink 系統在腦中的構思,以自己的聲音向妻子說出 I love you ,傳達了無盡愛意,也為腦部疾病帶出了希望
漸凍症患者 Kenneth Shock,啟動 Neurollink 系統在腦中的構思,以自己的聲音向妻子說出 I love you ,傳達了無盡愛意,也為腦部疾病帶出了希望

Neuralink 的 VOICE 試驗旨在為肌萎縮側索硬化症(ALS)患者提供溝通管道。此病症亦被廣泛稱為「漸凍症」,大腦與脊椎運動神經元逐漸退化死亡,無法指揮肌肉,導致四肢與軀幹肌肉萎縮、癱瘓,最終患者失去說話肌肉的控制,今次透過腦機介面仍有機會恢復言語能力,有網提升患者生活自主性。

英國著名物理學家史蒂芬·霍金(Stephen Hawking) 是患者之一 ,他在 21 歲時診斷罹患漸凍症,1985 年因肺炎接受氣管切開手術後,失去語言能力,依靠電腦語音生成裝置與外界溝通,持續進行天文物理研究,成為腦機介面技術的早期實例。

根據香港肌健協會建立的「全港首個漸凍人症患者數據庫」數據,香港現時約有 200 名漸凍症患者。今次參與此項 Neuralink 試驗的患者為漸凍症患者 Kenneth Shock,啟動系統後在腦中構思出想說的句子,以意念確認發送指令。Neuralink 腦機介面系統隨即捕捉到與其預期語音相關的神經放電,訊號傳送至雲端 AI 解碼器,經過即時處理後合成語音,讓他的伴侶聽見完整的對話內容。

破解神經訊號與語言黑盒

這次示範是一個重大突破,成功將過去被視為「黑盒」的神經訊號與語言關係進行了解碼。過去非侵入式的技術(如 EEG 腦電圖或 fMRI 磁共振)只能在頭骨與皮膚外部接收被嚴重衰減的電訊號,科學家只能得到模糊的集體神經噪聲,無法分辨單個運動神經元在想哪個單字。說一個詞(例如「我」)時,大腦負責言語的區域(運動皮層中控制口、舌、喉的部分)會在幾毫秒內同時激活成千上萬個神經元。漸凍症患者的運動神經元已退化,腦中「說話的意圖」仍會發出可被偵測的電訊號。Neuralink 利用大數據與 AI 共同分析這些高密度訊號,成功跨越了長期以來的技術瓶頸,未來這些訊號可以用於控制機械臂,或者是人形機械人,為患者提供服務。

腦接口技術重大突破

Neuralink 展示了腦機接口技術在恢復嚴重言語障礙患者溝通,甚至是自理的潛力。患者使用 N1 植入物,腦電信號解碼為可聽到的文字,透過深度學習建立對應關係,就可以利用語音控制其他物件。

AI 解碼器(Decoder)採用了類似自然語言處理(NLP)的深度學習架構,先將連續的神經放電頻率轉化為高維度的向量,再由多層神經網絡辨識出對應的語音單位。辨識結果交由 Grok Voice 語音技術(Elon Musk 旗下 xAI 多模態 AI 技術)合成,最後產生與患者自然聲音相近的語音。

N1 植入物內部的 64 條比頭髮還細的柔性「線網」每條包含多個電極,總計達 1024 個通道直接深入大腦皮層,提供高達 200 Mbps 超高解析度數據流。一旦患者嘗試要說話,植入物中的 3,000 個記錄通道會捕捉與預期言語相關的神經活動,系統即時將訊號送至 AI 解碼器,完成從意念到語音的全程轉換。對於失去聲音的人,獨立表達情感、偏好與個人資訊,對日常生活產生重大影響。

今次示範是 Neuralink 使用腦機接口幫助失去說話能力的人的工作的一部分。Neuralink 更廣泛腦機接口計畫,仍處於臨床試驗階段,有望治療更多不同腦部疾病。今年 1 月,該公司表示全球已有 21 名,參與者參加其他試驗。

有望治療柏金遜症

Neuralink 展示了腦機接口技術,恢復嚴重言語障礙患者溝通能力的潛力,亦為因神經系統疾病,失去言語能力的人帶來希望。與其他腦機接口技術相比,Neuralink 直接將患者的思維轉化為語音,無需任何物理動作,保留患者的自然聲音,交流更真實自然,但是應用的潛力遠超於此。

Neuralink 晶片的長遠目標之一是治療包括柏金遜症(帕金森氏症)與阿茲海默症在內的各種神經退化性疾病。

柏金遜症是大腦黑質與基底核的多巴胺減少,導致神經信號異常放電,進而引發震顫、肌肉僵直和步態不穩,甚至失去語言能力。

目前,香港約有 12,000 至 13,000 名柏金遜症患者。隨著人口老化,預計未來二十年患者人數將成倍增長。絕大多數患者會出現言語障礙,比例高達八至九成,通常是「溝通清晰度下降」,非完全失語。

現行的介入治療,包括深腦刺激術(DBS)的植入物,屬於「全天候盲目放電」的侵入式手術,僅能提供固定的電刺激,並沒有智能和針對性。Neuralink 的分別在於, 同時具備「讀取」與「寫入」功能,晶片在毫秒之內自動計算並釋放精確劑量的微電流,以即時抑制異常電波,實現精細調節,有望改善 DBS 的不足。

同樣道理,腦部退化(如阿茲海默症)本質是神經元大批死亡,導致大腦神經網絡之間的「電信號傳導」中斷。透過高頻率、規律且精準的微電流刺激,晶片能強行激活瀕臨凋零的神經迴路,促進神經突觸(Synapses)的重新連接,相當於為大腦中因退化而斷開的「線路」重新搭建了臨時橋樑。

不過 Neuralink 尚未獲得 FDA 批准,但今次的示範充分顯示了治療潛力,相信進入臨床應為期不遠。