#清风计划# 在人体中植入设备，还是在设备中植入人体？

在过去的20年，医学飞速发展，太多可植入设备已经广泛应用于现代医学。

最常用的当然是人工关节、脊柱螺钉、心脏支架、乳房和鼻梁的假体，已经广泛用于现代医学的各种手术，并不算新科技，早已是「常规操作」了。

然而，这些都是「死」的植入物，它们大都只是修补人类的某种结构，比如骨折了打钉子；关节坏了换关节；血管堵了放支架，还有那种整形美容的各种假体。

其实，还有一些「活」的植入物，它们不起到修补结构的作用，而是可以代替人体完成某些功能。

常见的是自带电池，比如这张图片上所描述的：

心脏起搏器：通过脉冲发生器发放由电池提供能量的电脉冲，通过导线电极的传导，刺激电极所接触的心肌，使心脏激动和收缩，从而治疗心律失常。

胃起搏器：能使紊乱的胃电慢波节律恢复正常，从而恢复正常胃运动，治疗胃轻瘫综合征。患者腹胞胀、恶心、发作性干呕、呕吐，在起搏器的作用下可以正常进食。

人工耳蜗：外部处理器对声音进行处理，通过头件发送到皮下的线圈，通过电极刺激听神经，进而产生听觉。

脑起搏器：脑起搏器，又称脑深部电刺激术 (DBS), 在脑内特定的神经核团植入电极 ,释放高频电刺激 ,抑制了这些因多巴胺能神经元减少而过度兴奋的神经元的电冲动 ,减低了其过度兴奋的状态 ,从而减轻帕金森病症状。

胰岛素泵：胰岛素泵的小注射器扎入患者的皮下，将按照人体需要的剂量将胰岛素持续地推注到使用者的皮下，保持全天血糖稳定，以达到控制糖尿病的目的。

足下垂功能性刺激仪：坐骨神经痛麻痹和腓总神经麻痹的患者，足不能屈曲，长期保持下垂的状态，关节僵硬、无法行走，刺激器可以矫正患者的足部形态和行走功能。

植入设备有哪些品类?

第一类是 「电极植入类」。

比如心脏起搏器、脑起搏器、胃起搏器等等，这些产品的基础就是神经电生理技术，也就是来源于对人体生物电的不断理解。

还记得初中的生物课么？

有一个青蛙和生物电的实验，老师会让学生用两种金属导体刺激蛙的坐骨神经——腓肠肌标本，看到肌肉的收缩，然后告诉同学们，这就是「生物电」！

然而，第一次做这个实验的是意大利医生伽尔瓦尼，时间是在1786年。

了解了生物电的特点以后，人们发现用电流刺激神经会有意想不到的效果。

通过外界电流的刺激可以治疗疾病。

最常见的，当然是心脏起搏器，心脏不跳了，只要给予刺激，就可以重新跳动；而脑起搏器可以刺激大脑分泌重要物质；肌肉刺激器就是刺激神经保持活跃状态。

第二类是「药物泵」。

包括胰岛素泵治疗糖尿病，巴氯芬泵治疗脑瘫肌强直，都是通过植入设备给人体缓慢给药，达到某种生理功能。

人体分泌某些激素是持续不断的，无论哪种缓释的方法，都不能避免药量在人体内的剧烈波动。

除非把药物放在泵里，24小时持续不断的给人体泵入，而且可以根据人体的作息和生物节律精确的调整药量。比如吃饭的时候，胰岛素就泵的快一些，不吃东西的时候，就泵的慢一些。

第三类是「脑机接口」。

包括人工耳蜗，人工视网膜，机械臂等等。

人工耳蜗，人工视网膜，就是将外部震动信号和光学信号，转化为大脑可读的电信号。而机械手臂是将人脑传递的电信号，转化成机器的运动。两者一种是输入，一种是输出。但是目前还没有办法做到输入和输出同步。

但是，真正能带来飞跃的植入设备一定是「脑机接口」。不仅可以帮助人类用大脑直接控制「阿凡达」这样的机器人，甚至可以完全颠覆人类的交流方式。

大胆的科学家早已经提出，人类的交流效率实在太低了，需要把想法说出来，再通过空气的震动传到另外一个人的耳朵里，耳膜的震动转化成电信号，电信号再传到大脑里，才能理解意思。

如果真的有这样的接口，人类可以做到实时的传递信息。也许刘慈欣老师的「三体人」将是人类的未来。

马斯克创办了Neurallink神经科学公司，研究重点是创建可植入人脑的交互设备，希望在未来，人脑和计算机可以实现直接的高速交互。

植物设备是人类的未来么？

1. 电池问题

心脏起搏器，由于要维持工作，就必须要依靠电力来驱动。但是传统电池终有耗尽的时候，起搏器的电池寿命一般为5-10年。等到电池耗尽，患者就必须要承担二次手术的痛苦来更换电池。植入脑起搏器的帕金森病人，电池耗尽的时候，全身僵硬，呼吸都变得困难，如果不能及时更换电池，生不如死。

到现在，越来越多的电子设备植入人体，要想实现对人体持续的健康监测，也需要持续的电力来维持，而有的设备则只能维持几个月。

你不知道什么时候电池就会用尽，一旦出现电量耗尽或者故障，后果不堪设想。

2.数据安全

2年前，我的同事们就完成了「手机App远程调控帕金森病人脑起搏器」，并且被报道。

简单的说，脑起搏器放入患者大脑之后，并不是立刻能取得最好的效果，而是需要反复调节，找到最合适的刺激参数。手机远程调控脑中植入电刺激器的参数，可以省去患者反复的舟车劳顿，足不出户就可以寻求最佳的治疗效果。

我在朋友圈分享了这个新闻,但是一位在亚马逊工作的朋友，看了朋友圈第一时间提到了远程控制的安全性问题。

他的疑问是有道理的，未来世界的安全，其实就是网络安全。只要可以远程控制，那么想让所有患者的起搏器停跳，并不是难事。

如果每个人身上都有这样的植入设备，一旦遭遇「网络战争」或者「黑客攻击」，毫无疑问会成为首选的攻击对象。

3.设备依赖

人类的躯体实在是过于脆弱了。即使基因编辑技术，可以编辑出完美的人类。

但只要是血肉之躯，就会受伤、会疼痛、会衰老，人类的大脑会遗忘、会出错、会忧郁。如果有植入物可以改变这一切。

记忆的芯片，把你看见的东西都储存在云端，可能再也不会遗忘；人工智能芯片可以帮助你做出选择，不再为选择恐惧症苦恼；人工的躯体，可以刀枪不入，不会受伤，不会疼痛；更重要的是，所有的植入设备可以不断更新，不会衰老。

然而，普通人类的血肉之躯，在设备面前，显得多么渺小。

那么，问题来了？

到了那一天，我们是在人体植入设备？还是在设备里植入人体？

你真的能分清么？

参考文献：

1、Simeral, J. D., Kim, S. P., Black, M. J., Donoghue, J. P., and Hochberg, L. R. (2011) Neural control of cursor trajectory and click by a human with tetraplegia 1000 days after implant of an intracortical microelectrode array. Journal of neural engineering8, 025027.

2、Gollakota, Shyamnath, et al. "They can hear your heartbeats: non-invasive security for implantable medical devices." ACM SIGCOMM Computer Communication Review 41.4 (2011): 2-13.

3、Decoding electroencephalographic signals for direction in brain-computer interface using echo state network and Gaussian readouts.Kim HH, Jeong J.Comput Biol Med. 2019 Jun 1;110:254-264.

4、Burwell S, Sample M, Racine E,Ethical aspects of brain computer interfaces: a scoping review. BMC Med Ethics. 2017 Nov 9;18(1):60. doi: 10.1186/s12910-017-0220-y.

5、Rosenfeld JV, Wong YT.Neurobionics and the brain-computer interface: current applications and future horizons. Med J Aust. 2017 May 1;206(8):363-368.