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脑机接口技术发展的伦理挑战

2020-09-21 18:01:38 来源:健康报

本文地址:http://560.229ib.com/medicalHumanities/2020/0921/478597.html
文章摘要:15sb.com,那生化人也停住了附属势力所以你只需要注意冷光就行"387sun.com"作为猪脚不是个种马精英 格尔洛猛然转身。

□雷瑞鹏 邱仁宗

8月29日,15sb.com:现任太空探索技术公司(SpaceX)、特斯拉公司、太阳城公司(SolarCity)CEO或董事会主席埃隆· 马斯克向媒体宣布他旗下Neuralink公司的一项重要成果,引发广泛关注。

他现场展示了最新的脑机接口技术:将一个只有硬币大小的脑机接口设备植入猪脑中,建立了脑与外界的联系,当工作人员给小猪喂食时,通过脑机接口设备可以读取小猪脑电信号,因此可以预测小猪的运动步伐和模式。埃隆· 马斯克希望最早2020年开始人类临床试验。

那么,埃隆·马斯克发布的研究结果前景如何?从伦理角度看还有哪些有待研究和商榷的问题?本期我们邀请生命伦理学家雷瑞鹏、邱仁宗教授对上述问题进行分析。——编者

 

埃隆·马斯克介绍的设备是一个可扩展的高带宽脑机接口系统,由一些粗细只有4至6微米、比人类头发丝还细的线路组成,内含3072个电极,分布在大约100根柔性电线上,每根电线都由一个定制的、类似缝纫机的外科机器人单独插入猪的脑中。他声称已完成19次在啮齿动物身上的动物实验,并在87%的情况下成功放置了电线。他希望最早2020年开始人类临床试验。目标是在瘫痪患者体内植入脑机接口设备,使他们能够用脑控制手机或计算机,或用于治疗失眠、抑郁、健忘、帕金森病等脑部疾病。

然而,马斯克这种宣布科研成果的方式颇令人诟病。正当的宣布科研成果的场合不是新闻发布会或记者招待会,而是在权威学术杂志发表经过同行评议的学术论文,由同行用论文介绍的方法重复他的科研程序。而脑机接口的技术现在是不成熟的,科学家和医学家现今对脑部疾病的发病机制、症状的病理生理基础、神经活动与这些疾病的关系,以至人脑的认知、思维、情感与神经元活动的关系知之甚少。用这种不成熟的技术以及知之甚少的人脑结构和功能的知识去操作人脑,也许其结果与卡纳维罗和任晓平的头颅移植以及贺建奎的编辑人胚基因有异曲同工之处。

而且马斯克频频将这种不成熟的技术用于实验动物,完全不考虑动物的福利,似乎他缺乏动物伦理的意识。这些新闻发布会或记者招待会,与其说是科研成果的报告,不如说是一家大企业老总的营销策略或免费广告。

 

■ 脑机接口相关案例

案例一:2012年2月21日,浙江大学宣布让猴子通过脑控制机械手取得成功。向猴子脑皮层植入2个与200多个神经元相连接的芯片,单个芯片的面积小到4mm*4mm。每个芯片有96个电机针脚。芯片的另一头连接着一台计算机,它实时记录猴子一举一动发出的神经信号。猴子用抓、勾、握、捏4种不同的手部动作,控制半米外一只机械手的动作,分别抓住试验人员递过去的塑料瓶、书本、胶带圈和小饰物。这对改善残障人士的假肢使用有非常良好的前景。

案例二:弗雷德里克·吉尔伯特是一名澳大利亚伦理学家。他访问了6名参与首次预测性脑机接口临床试验的患者,以帮助了解与监测脑活动的电脑一起生活会对患者的心理造成何种影响。其中,6号患者说,“它变成了你的一部分”。她在经历了45年的严重癫痫之后,电极被植入她的脑表面,当电极发现有癫痫发作的迹象时会向手持设备发送信号。患者一听到该设备的警告,就知道要服用一剂药物来阻止即将到来的癫痫发作。她说:“你会慢慢地适应它,习惯它,所以它就会成为每天的一部分。”吉尔伯特描述她和脑机接口的关系是一种“共生关系”。然而,提供脑机接口设备的公司破产了,临床试验被迫终止。6号患者悲惨地说:“我失去了自我。”在6名患者中有1名患者拒绝使用这套设备,其他5名患者中有一位变得喜欢赌博了。吉尔伯特认为,使用这套脑机接口设备后,有些患者实际上成为这家公司创造的一位新的人,不是原来的人了。

早在20世纪80年代末,法国科学家就将电极植入晚期帕金森氏症患者的脑中,目的是让电流通过他们认为会引起震颤的区域,以抑制局部神经活动。这种深部脑刺激(是一种非侵入性的脑机接口)可能有效:在电极被激活的那一刻,剧烈的震颤往往会消退。1997年,美国食品和药物管理局批准了深部脑刺激用于帕金森病患者。此后,这项技术被用于治疗其他病症,如强迫症和癫痫,目前正在研究是否用于抑郁症和厌食症等心理健康问题。

 

脑机接口技术的伦理问题

脑机接口有8大伦理问题:安全性、人性和人格、自主性、知情同意、责任、隐私和安保、歧视和公正。由于篇幅关系,我们在这里只讨论两个主要伦理问题:一是使用脑机接口的风险-受益比(包括安全和安保)问题;二是与尊重人有关的问题,涉及人格、自主性、知情同意等问题。

?脑机接口的伦理问题之一:风险及风险-受益比问题

使用脑机接口给使用者可能带来的受益以及伤害或风险(伤害的可能):

受益。脑机接口技术将对运动、认知、语言、情态有严重障碍的患者可能会有很大的好处,使他们在不同程度上恢复这些能力,从而提高他们的生活质量。例如脑机接口技术可使四肢瘫痪患者恢复某种程度的行动能力,这种设备可向患者提供相关类型的反馈,使患者能够将意向转化为行动,尽管她或他无法进行身体的随意运动,但有时也许会发生差错。

伤害。脑机接口可能对使用者造成直接的伤害风险,特别是对于需要手术干预的设备。对于必须植入皮肤或颅骨下的设备,潜在的并发症包括周围组织感染和脑的急性创伤等。对于长期留存的植入物,受影响的神经组织也可能发展成胶质瘢痕,这可能盘绕种植体和阻碍脑机接口功能。即使是非侵入性设备也可能造成严重的伤害。对于仍在发育中的儿童甚至是成年人的脑,其可塑性有可能因脑机接口的使用而引发未知的负面影响。而这些副作用的未知可逆性又带来了另一种担忧:在脑机接口撤除后,脑或使用者是否能恢复正常?在利用深部脑刺激治疗患者时会产生一些副作用,例如少数帕金森患者变得性欲过强或发生其他强迫性问题,有的慢性疼痛患者性格变得冷漠,有的患者治疗后变得嗜好赌博了。

脑机接口被认为是一种具有内在风险的技术,这种技术具有不确定性,使用后果在科学上还存在未知性,因此无论是受益和风险都缺乏可预测性。例如无人也无法预测黑客的攻击,即来自外部的人对脑机接口设备的控制。使用无线通讯就会存在暴露给他人干扰的风险,这些外人可能是恶意行动者、不道德的雇主,也可能是某个执法人员。除了提取信息,还可能导致脑机接口设备发生故障或被操纵以伤害使用者。设备故障可能会将使用者置于特别困难的情况,例如当使用者正在过马路时脑机接口轮椅发生故障,就可能会有致命的后果。因此,一些学者认为有必要提出“神经安保”(neurosecurity)的概念。

一个关键的伦理问题是如何对脑机接口技术使用的风险受益比做出评价,以帮助使用者做出决策。现在越来越多的人利用脑机接口技术治疗运动失能以及情态、行为和思维障碍。因此必须权衡可预见的受益与干预引起的预期风险,但这种权衡必须按照每个患者的具体情况进行,并告知患者。这些系统对患者的受益和风险的重要性并不取决于是否属于侵入性类型,而是取决于它们各自产生的可能受益和风险程度。

?脑机接口技术的伦理问题之二:对人的尊重

人格改变。我国最近颁布的《民法典》,其中专门有一条是确定公民拥有人格权,人格权的实质就是对人的尊重。但脑机接口技术使用会引起一些独特的与尊重人有关的伦理问题。神经伦理学家发现,脑机接口技术应用后的一个副作用是人格改变(personality change)。上面第二个案例中有一名患者一受到深部脑刺激就会强迫性地嗜好赌博,把他家里的存款全部输光也不在乎,一直到停止刺激以后才终止。这样的患者提出的严重问题是,这项技术如何影响到她或他对治疗提供同意的能力。如果这个患者愿意这样治疗下去,那么家庭成员或医生是否能够否决患者的决定?如果患者以外的人可以违反患者意愿终止治疗,这意味着这项技术降低了患者为自己做出决定的能力。这提示,仅当电流改变他的脑活动时他才这样想,那么那些想法并不反映一个真实自我(authentic self)。这种情况对于医生是非常棘手的:究竟什么是患者真正的意愿?一个神经性厌食患者来找医生说,我现在的最高价值是瘦身。然后医生用深部脑刺激对她进行治疗后,患者改变主意了。那么,改变后的主意是患者本人的主意吗?或者说:这个患者(及其身份)还是原来那个人(及其身份)吗?这种干预会使一个人不再是一个独立的由自己做出决策的行动者(agent)。

自主性。自主性是指一个人自我决定的能力。在脑机接口的情境下我们不得不考虑一下主要由或仅由一个设备引致的一个人的行动是否能够真正归因于这个人。脑机接口对人的自主性既有积极作用,也有消极作用。人们经常谈到,脑机接口的辅助应用通过赋予能力而增加自主性。一直作为脑机接口治疗对象的疾病——肌萎缩性脊髓侧索硬化症、脊髓损伤、中风等,严重影响了患者的运动和交流能力。脑机接口作为辅助技术增加了患者的独立性,并有助于患者生活质量的改善。因此,脑机接口就是通过发展人的行动能力来帮助患者实现人的尊严。但我们也要注意到,也许我们正常的脑-肌肉-动作系统有一些固有的审查特性,而脑机接口则直接从脑接收信号输入,可能导致不合适的行动。

知情同意。大多数研究人员都认为非侵入性脑机接口目前的受益大于风险,尽管如此,知情同意原则仍要谨慎对待。许多脑机接口的终端用户是无法交流的患者,他们表示同意的能力明显受损。一些闭锁和不能交流的患者可能不想要脑机接口,尽管医生声称它有好处。此外,如果一个本来不能交流的患者使用了脑机接口,并且可以使用它来进行交流,这是否足以获得知情同意以进行下一步研究,仍然要慎重对待。还有的情况是,虽然患有严重残疾的患者很容易接受较高的风险,然而他们可能是出于绝望而选择使用脑机接口并参与脑机接口研究,而并非真正知情后表达的同意。因此必须采取一些步骤,确保不因绝望而使患者自愿性受到削弱,导致不合适的同意。

患者同意的自愿性也会受到不切实际的受益期望的影响。目前脑机接口是一种实验性治疗方法,其治疗可行性尚未得到证明。这可能会导致受试者的治疗误解(therapeutic misconception),他们期望通过一项新发明的技术来治愈他们的疾病,而实际上这项技术只有15~30%的治疗机会,对某些特定个体则完全不起作用。

媒体渲染造成的期望差距可能助长这种治疗误解。媒体经常被科学家和研究人员用作与公众沟通的桥梁,而企业的CEO则往往利用媒体进行营销,有意夸大受益,缩小风险。目前,追求轰动效应的媒体对脑机接口的报道往往是夸大的,经常说什么“读心”和“治愈”。实际上科学家记录到了患者脑中的神经活动信号,但这些信号究竟意味着什么,仍然知之甚少。而治疗成功的机会目前也很低。

?脑机接口的监管与治理

目前已有文献表明,对伦理问题讨论较多,但对如何解决这些伦理问题意见较少,从而影响了对脑机接口技术的监管和治理的充分讨论。

首先,有人指出,神经伦理学家的目标是将该技术的受益最大化和伤害最小化,而商家的策略则是尽可能掩盖可能的风险,尽可能回避政府有关部门和公众的监管和监督。

第二,现在脑机接口技术公司正在研究制造销售量大的脑机接口设备的可行性,这是一个重要的节点。当一项技术处于萌芽阶段,很难预测该项技术的结局,而当该技术成熟时,形成了一定的规模,那是再来改进就会面临很多困难。例如纳米技术现在业已广泛应用,我们提出的进行纳米毒理学研究,制订实验室和车间纳米浓度标准,对纳米材料的制造要有准入标准,准入前应暂停开工,对纳米技术实验室人员以及制造纳米材料的车间工人进行普遍的肺部体检等建议,有关人员根本不予理会。因此,在脑机接口技术普遍推广之前,目前应该对该技术的治理制订必要的、暂时的、初步的伦理规范和法规规定,正如我们多次强调的“伦理先行”那样,脑机接口在应用于人之前必须进行临床前研究;动物实验必须遵循3R原则并经动物伦理审查委员会批准;临床试验首先应用于患有严重运动、认知、情感或交流障碍而不存在任何其他安全而有效的疗法的患者;必须建立伦理审查委员会审批临床试验方案等。

雷瑞鹏,华中科技大学教授、博士生导师,文学院副院长,生命伦理学研究中心执行主任,美国海斯廷斯研究中心研究员。

邱仁宗,中国社会科学院哲学研究所研究员,美国海斯廷斯研究中心研究员,国际哲学院院士。

 

■什么是脑机接口

脑机接口可被视为给不能交流或瘫痪的人(如肌萎缩性脊髓侧索硬化症或脊髓损伤患者)的辅助技术,是一种探测传达意向的脑信号并通过机器将其转化为可执行输出的设备。换句话说,它是“活的神经组织和人造设备之间的直接连接,在计算机和脑之间建立了信息沟通通道”。与其他相关设备不同,在脑机接口中,使用者与系统之间通过双向反馈产生身体变化,因此可以恢复那些失去四肢、大面积瘫痪或神经系统严重受损的人某些运动或语言思想交流。接口技术分为“读”脑,以记录脑活动并解码其意义的技术;以及给脑“写”些什么,以操纵特定区域的活动并影响其功能。

脑机接口有三种主要的方法来记录脑信号:(1)非侵入性记录方法记录来自头皮的信号;这些包括脑电图(EEG)、功能性磁共振成像(fMRI)和近红外光谱(NIRS)。(2)侵入性记录方法可通过皮质电描记术(ECoG)从皮质表面记录信号。(3)借助微电极阵列从皮质内部记录信号。这种方法更具侵入性,但信噪比也会提高。然而,与非侵入性脑机接口相比,侵入性脑机接口有更多的风险,因为需要手术,随之而来的风险或可能造成神经胶质瘢痕。因此,脑电图虽然具有较低的信噪比,但由于其安全性、便携性、成本效果比好以及高时间分辨率,在脑机接口中应用非常广泛。

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