#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.
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