Elon Musk's geheimzinnige Brain Tech-bedrijf lanceert een verfijnd neuraal implantaat



Dinsdagavond laat nam Elon Musk, de charismatische en excentrieke CEO van SpaceX en Tesla, het podium op in de California Academy of Sciences om een ​​grote aankondiging te doen. Deze keer onthulde hij geen nieuwe raket of elektrische auto, maar een systeem voor het registreren van de activiteit van duizenden neuronen in de hersenen. Met typische panache sprak Musk erover om deze technologie al volgend jaar in een menselijk brein te stoppen.

Het werk is het product van, een bedrijf dat Musk in 2016 heeft opgericht om een ​​implanteerbare hersenen-computerinterface (BCI) met hoge bandbreedte te ontwikkelen. Hij zegt dat het eerste doel is om mensen met een quadriplegie in staat te stellen een computer of smartphone te besturen met alleen hun gedachten. Maar de visie van Musk is veel ambitieuzer dan dat: hij probeert mensen in staat te stellen te 'versmelten' met AI, mensen bovenmenselijke intelligentie te geven – een doelstelling die veel meer hype is dan een daadwerkelijk plan voor de ontwikkeling van nieuwe technologie.

Neuralink prototype-apparaat. Krediet: Neuralink

Op een meer praktische noot, "het doel is om op te nemen van en te stimuleren (signalen genaamd) spikes in neuronen" met een orde van grootte meer bandbreedte dan wat tot nu toe is gedaan en om het veilig te hebben, zei Musk op het evenement van dinsdag, die livestreamed was.

Het systeem onthulde gisteravond was ver verwijderd van de science fiction-visie van Musk. Maar het was niettemin een indrukwekkende technische ontwikkeling. Het team zegt dat het nu arrays heeft ontwikkeld met een zeer groot aantal "kanalen" – tot 3.072 flexibele elektroden – die kunnen worden geïmplanteerd in de buitenste laag van de hersenen, of in de cortex, met behulp van een chirurgische robot (waarvan een versie werd beschreven als een "Naaimachine" eerder dit jaar). De elektroden zijn verpakt in een klein, implanteerbaar apparaat met op maat gemaakte geïntegreerde schakelingen, die worden aangesloten op een USB-poort buiten de hersenen (het team hoopt de poort uiteindelijk draadloos te maken). Neuralink is ook van plan om de elektroden signalen terug te laten schrijven in de hersenen om sensorische feedback te geven in de vorm van aanraking of van visuele stimulatie van het netvlies in een blinde persoon. * Het bedrijf rapporteerde enkele eerste resultaten van zijn neurale interface bij ratten in een openbaar gemaakt, en het is momenteel bezig met experimenten met apen aan de Universiteit van Californië, Davis. Geen van deze onderzoeken is door collega's beoordeeld.

"Meer werk op dit gebied is geweldig, en ik denk dat het fantastisch is dat ze deze aandacht geven", zegt Ken Shepard, hoogleraar elektrische en biomedische engineering aan de Columbia University, die deel uitmaakt van a om een ​​flexibel, implanteerbaar draadloos netwerk te ontwikkelen. chip die elektroden op het oppervlak van de hersenen gebruikt om tot een miljoen neuronen op te nemen. Neuralink richt zich op drie thema's die belangrijk zijn voor toekomstige hersencomputerinterfacetechnologie, zegt Shepard: flexibele materialen voor de elektroden, miniaturisatie van de elektronica met geïntegreerde circuittechnologie en volledig draadloze interactie met externe apparaten. "Ze hebben aanzienlijke vooruitgang geboekt in de eerste twee", zegt hij. Maar hij voegt eraan toe dat de uitdagingen de elektrische verbindingen tussen de geïntegreerde schakelingen en de sondes zullen verkleinen en veel meer elektroden zullen bevatten zonder de grootte van het apparaat aanzienlijk te vergroten. "De andere grote uitdaging is regelgevend", zegt hij, en het opmerken van penetrerende elektroden van deze schaal bij mensen zal voor grote obstakels staan ​​van de Amerikaanse Food and Drug Administration.

Neuralink chirurgische robot. Krediet: Neuralink

Een van de grote problemen met bestaande elektroden is dat ze het vaatstelsel kunnen beschadigen wanneer de hersenen bewegen zoals bij elke ademhaling en hartslag. Het nieuwe apparaat probeert dit probleem te omzeilen door een kleine, maar stijve naald te gebruiken die de flexibele, polymeergebaseerde "draden" van de elektrode – elk tiende van de breedte van een mensenhaar – in de cortex brengt, waarbij aderen of slagaders worden vermeden op de weg naar binnen.

Misschien is de gouden standaard in neurale opname voor BCI-onderzoek de Utah Array, die bestaat uit een rigide raster van maximaal 128 elektrodekanalen. Deze array is met succes gebruikt in een aantal BCI's, waaronder de door onderzoekers van de Brown University en hun collega's ontwikkelde. Maar het veroorzaakt ook een weefselreactie die kan leiden tot het litteken van weefsel dat bestaat uit glia (de ondersteunende cellen van de hersenen), wat de kwaliteit van de geregistreerde signalen kan verstoren of schade aan hersencellen kan veroorzaken. Een ander succesvol ontwerp is de, een sonde ontwikkeld door onderzoekers van het Howard Hughes Medical Institute en hun collega's die bestaat uit bijna 1.000 opnamesites op een enkele tip of schacht, die kan opnemen van meer dan 500 neuronen in de hersenen van muizen. Het ontwikkelen van hulpmiddelen voor dergelijke neurale opname met hoge dichtheid was van het BRAIN-initiatief van de regering Obama.

Leigh Hochberg, een professor aan de Brown University en een van de leiders van het BrainGate-team, noemt het Neuralink-systeem "een nieuwe en opwindende" neurotechnologie. "Gezien het grote potentieel dat intracorticale interface tussen hersenen en computer nodig heeft om neurologische functies te herstellen voor mensen met een dwarslaesie, beroerte, (amyotrofische laterale sclerose), traumatisch hersenletsel of andere ziektes of verwondingen van het zenuwstelsel, ben ik verheugd om kijk hoe het bedrijf (zijn) systeem zal vertalen naar initiële klinische onderzoeken, "voegt Hochberg, die ook neuroloog is aan het Massachusetts General Hospital en het Providence VA Medical Center toe.

Neuralink beweert dat het systeem van ongeveer 1.500 of 3.000 elektroden kan opnemen, afhankelijk van de versie van het apparaat dat wordt getest. Het bedrijf beweert dat omdat de elektroden veel dunner en flexibeler zijn, ze minder snel weefselbeschadiging veroorzaken. Tijdens het evenement zei Musk dat de reden om met een invasieve BCI te gaan – in plaats van een die neurale signalen buiten de hersenen detecteert, zoals elektro-encefalografie – is dat het bedrijf signalen van individuele neuronen wil opnemen. "Alles wat we zien, waarnemen of denken, zijn actiepotentialen of spikes," zei hij. Musk merkte op dat het uiteindelijke doel is om het apparaat van Neuralink beschikbaar te maken voor iedereen, niet alleen voor degenen met ernstige neurologische aandoeningen, en om het te laten implanteren in een minimaal invasieve procedure die lijkt op LASIK oogchirurgie, hoewel experts zeggen dat een dergelijke prestatie ver weg is .

Het bedrijf hoopt volgend jaar met de eerste menselijke proef te beginnen, zei het team gisteravond. Dit is een uiterst ambitieus doel, aangezien het echter nog steeds de nodige goedkeuring van de FDA moet krijgen.

Anderen in het veld waren blij om wat transparantie te krijgen van een bedrijf dat zich de afgelopen jaren in het geheim heeft gehuld. "Iedereen is erg dankbaar dat Elon zijn gewicht heeft weten te verliezen achter BCI's en zichtbaarheid heeft gebracht in het veld", zegt Matt Angle, oprichter en CEO van Paradromics, een bedrijf dat ook high-data-rate brain-computer interfaces ontwikkelt, die ook onderdeel van het DARPA-project. Angle is niet zo verrast door de technische ontwikkelingen, omdat de prestaties voortbouwen op eerder werk van Neuralink senior wetenschapper Philip 'Flip' Sabes en bio-ingenieur Timothy Hanson, terwijl ze beiden aan de Universiteit van Californië, San Francisco waren. Hij merkt op dat een uitdaging van dergelijke op polymeer gebaseerde elektroden is dat ze niet zo lang meegaan als andere anorganische materialen wanneer ze worden blootgesteld aan zware omstandigheden van het lichaam. Maar hij denkt dat Neuralink's microfabricage-expert Vanessa Tolosa en haar team een ​​indrukwekkende vooruitgang hebben geboekt in de materiaalkunde. Over het algemeen zegt Angle: "Ik zag het meest significante deel van de aankondiging zijn (een bereidheid tot) openstaan ​​voor en betrokken zijn bij de gemeenschap."

*Noot van de redactie (18/7/19): deze zin is na het plaatsen bewerkt om duidelijk te maken dat de visuele feedback de vorm zou aannemen van elektrische stimulatie van de cortex, niet van het netvlies.