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腦機接口技術發展的倫理挑戰

2020-09-21 18:01:38 來源:健康報

□雷瑞鵬 邱仁宗

8月29日,現任太空探索技術公司(SpaceX)、特斯拉公司、太陽城公司(SolarCity)CEO或董事會主席埃隆· 馬斯克向媒體宣布他旗下Neuralink公司的一項重要成果,引發廣泛關注。

他現場展示了最新的腦機接口技術:將一個只有硬幣大小的腦機接口設備植入豬腦中,建立了腦與外界的聯系,當工作人員給小豬喂食時,通過腦機接口設備可以讀取小豬腦電信號,因此可以預測小豬的運動步伐和模式。埃隆· 馬斯克希望最早2020年開始人類臨床試驗。

那么,埃隆·馬斯克發布的研究結果前景如何?從倫理角度看還有哪些有待研究和商榷的問題?本期我們邀請生命倫理學家雷瑞鵬、邱仁宗教授對上述問題進行分析?!幷?

 

埃隆·馬斯克介紹的設備是一個可擴展的高帶寬腦機接口系統,由一些粗細只有4至6微米、比人類頭發絲還細的線路組成,內含3072個電極,分布在大約100根柔性電線上,每根電線都由一個定制的、類似縫紉機的外科機器人單獨插入豬的腦中。他聲稱已完成19次在嚙齒動物身上的動物實驗,并在87%的情況下成功放置了電線。他希望最早2020年開始人類臨床試驗。目標是在癱瘓患者體內植入腦機接口設備,使他們能夠用腦控制手機或計算機,或用于治療失眠、抑郁、健忘、帕金森病等腦部疾病。

然而,馬斯克這種宣布科研成果的方式頗令人詬病。正當的宣布科研成果的場合不是新聞發布會或記者招待會,而是在權威學術雜志發表經過同行評議的學術論文,由同行用論文介紹的方法重復他的科研程序。而腦機接口的技術現在是不成熟的,科學家和醫學家現今對腦部疾病的發病機制、癥狀的病理生理基礎、神經活動與這些疾病的關系,以至人腦的認知、思維、情感與神經元活動的關系知之甚少。用這種不成熟的技術以及知之甚少的人腦結構和功能的知識去操作人腦,也許其結果與卡納維羅和任曉平的頭顱移植以及賀建奎的編輯人胚基因有異曲同工之處。

而且馬斯克頻頻將這種不成熟的技術用于實驗動物,完全不考慮動物的福利,似乎他缺乏動物倫理的意識。這些新聞發布會或記者招待會,與其說是科研成果的報告,不如說是一家大企業老總的營銷策略或免費廣告。

 

■ 腦機接口相關案例

案例一:2012年2月21日,浙江大學宣布讓猴子通過腦控制機械手取得成功。向猴子腦皮層植入2個與200多個神經元相連接的芯片,單個芯片的面積小到4mm*4mm。每個芯片有96個電機針腳。芯片的另一頭連接著一臺計算機,它實時記錄猴子一舉一動發出的神經信號。猴子用抓、勾、握、捏4種不同的手部動作,控制半米外一只機械手的動作,分別抓住試驗人員遞過去的塑料瓶、書本、膠帶圈和小飾物。這對改善殘障人士的假肢使用有非常良好的前景。

案例二:弗雷德里克·吉爾伯特是一名澳大利亞倫理學家。他訪問了6名參與首次預測性腦機接口臨床試驗的患者,以幫助了解與監測腦活動的電腦一起生活會對患者的心理造成何種影響。其中,6號患者說,“它變成了你的一部分”。她在經歷了45年的嚴重癲癇之后,電極被植入她的腦表面,當電極發現有癲癇發作的跡象時會向手持設備發送信號?;颊咭宦牭皆撛O備的警告,就知道要服用一劑藥物來阻止即將到來的癲癇發作。她說:“你會慢慢地適應它,習慣它,所以它就會成為每天的一部分?!奔獱柌孛枋鏊湍X機接口的關系是一種“共生關系”。然而,提供腦機接口設備的公司破產了,臨床試驗被迫終止。6號患者悲慘地說:“我失去了自我?!痹?名患者中有1名患者拒絕使用這套設備,其他5名患者中有一位變得喜歡賭博了。吉爾伯特認為,使用這套腦機接口設備后,有些患者實際上成為這家公司創造的一位新的人,不是原來的人了。

早在20世紀80年代末,法國科學家就將電極植入晚期帕金森氏癥患者的腦中,目的是讓電流通過他們認為會引起震顫的區域,以抑制局部神經活動。這種深部腦刺激(是一種非侵入性的腦機接口)可能有效:在電極被激活的那一刻,劇烈的震顫往往會消退。1997年,美國食品和藥物管理局批準了深部腦刺激用于帕金森病患者。此后,這項技術被用于治療其他病癥,如強迫癥和癲癇,目前正在研究是否用于抑郁癥和厭食癥等心理健康問題。

 

腦機接口技術的倫理問題

腦機接口有8大倫理問題:安全性、人性和人格、自主性、知情同意、責任、隱私和安保、歧視和公正。由于篇幅關系,我們在這里只討論兩個主要倫理問題:一是使用腦機接口的風險-受益比(包括安全和安保)問題;二是與尊重人有關的問題,涉及人格、自主性、知情同意等問題。

?腦機接口的倫理問題之一:風險及風險-受益比問題

使用腦機接口給使用者可能帶來的受益以及傷害或風險(傷害的可能):

受益。腦機接口技術將對運動、認知、語言、情態有嚴重障礙的患者可能會有很大的好處,使他們在不同程度上恢復這些能力,從而提高他們的生活質量。例如腦機接口技術可使四肢癱瘓患者恢復某種程度的行動能力,這種設備可向患者提供相關類型的反饋,使患者能夠將意向轉化為行動,盡管她或他無法進行身體的隨意運動,但有時也許會發生差錯。

傷害。腦機接口可能對使用者造成直接的傷害風險,特別是對于需要手術干預的設備。對于必須植入皮膚或顱骨下的設備,潛在的并發癥包括周圍組織感染和腦的急性創傷等。對于長期留存的植入物,受影響的神經組織也可能發展成膠質瘢痕,這可能盤繞種植體和阻礙腦機接口功能。即使是非侵入性設備也可能造成嚴重的傷害。對于仍在發育中的兒童甚至是成年人的腦,其可塑性有可能因腦機接口的使用而引發未知的負面影響。而這些副作用的未知可逆性又帶來了另一種擔憂:在腦機接口撤除后,腦或使用者是否能恢復正常?在利用深部腦刺激治療患者時會產生一些副作用,例如少數帕金森患者變得性欲過強或發生其他強迫性問題,有的慢性疼痛患者性格變得冷漠,有的患者治療后變得嗜好賭博了。

腦機接口被認為是一種具有內在風險的技術,這種技術具有不確定性,使用后果在科學上還存在未知性,因此無論是受益和風險都缺乏可預測性。例如無人也無法預測黑客的攻擊,即來自外部的人對腦機接口設備的控制。使用無線通訊就會存在暴露給他人干擾的風險,這些外人可能是惡意行動者、不道德的雇主,也可能是某個執法人員。除了提取信息,還可能導致腦機接口設備發生故障或被操縱以傷害使用者。設備故障可能會將使用者置于特別困難的情況,例如當使用者正在過馬路時腦機接口輪椅發生故障,就可能會有致命的后果。因此,一些學者認為有必要提出“神經安?!保╪eurosecurity)的概念。

一個關鍵的倫理問題是如何對腦機接口技術使用的風險受益比做出評價,以幫助使用者做出決策?,F在越來越多的人利用腦機接口技術治療運動失能以及情態、行為和思維障礙。因此必須權衡可預見的受益與干預引起的預期風險,但這種權衡必須按照每個患者的具體情況進行,并告知患者。這些系統對患者的受益和風險的重要性并不取決于是否屬于侵入性類型,而是取決于它們各自產生的可能受益和風險程度。

?腦機接口技術的倫理問題之二:對人的尊重

人格改變。我國最近頒布的《民法典》,其中專門有一條是確定公民擁有人格權,人格權的實質就是對人的尊重。但腦機接口技術使用會引起一些獨特的與尊重人有關的倫理問題。神經倫理學家發現,腦機接口技術應用后的一個副作用是人格改變(personality change)。上面第二個案例中有一名患者一受到深部腦刺激就會強迫性地嗜好賭博,把他家里的存款全部輸光也不在乎,一直到停止刺激以后才終止。這樣的患者提出的嚴重問題是,這項技術如何影響到她或他對治療提供同意的能力。如果這個患者愿意這樣治療下去,那么家庭成員或醫生是否能夠否決患者的決定?如果患者以外的人可以違反患者意愿終止治療,這意味著這項技術降低了患者為自己做出決定的能力。這提示,僅當電流改變他的腦活動時他才這樣想,那么那些想法并不反映一個真實自我(authentic self)。這種情況對于醫生是非常棘手的:究竟什么是患者真正的意愿?一個神經性厭食患者來找醫生說,我現在的最高價值是瘦身。然后醫生用深部腦刺激對她進行治療后,患者改變主意了。那么,改變后的主意是患者本人的主意嗎?或者說:這個患者(及其身份)還是原來那個人(及其身份)嗎?這種干預會使一個人不再是一個獨立的由自己做出決策的行動者(agent)。

自主性。自主性是指一個人自我決定的能力。在腦機接口的情境下我們不得不考慮一下主要由或僅由一個設備引致的一個人的行動是否能夠真正歸因于這個人。腦機接口對人的自主性既有積極作用,也有消極作用。人們經常談到,腦機接口的輔助應用通過賦予能力而增加自主性。一直作為腦機接口治療對象的疾病——肌萎縮性脊髓側索硬化癥、脊髓損傷、中風等,嚴重影響了患者的運動和交流能力。腦機接口作為輔助技術增加了患者的獨立性,并有助于患者生活質量的改善。因此,腦機接口就是通過發展人的行動能力來幫助患者實現人的尊嚴。但我們也要注意到,也許我們正常的腦-肌肉-動作系統有一些固有的審查特性,而腦機接口則直接從腦接收信號輸入,可能導致不合適的行動。

知情同意。大多數研究人員都認為非侵入性腦機接口目前的受益大于風險,盡管如此,知情同意原則仍要謹慎對待。許多腦機接口的終端用戶是無法交流的患者,他們表示同意的能力明顯受損。一些閉鎖和不能交流的患者可能不想要腦機接口,盡管醫生聲稱它有好處。此外,如果一個本來不能交流的患者使用了腦機接口,并且可以使用它來進行交流,這是否足以獲得知情同意以進行下一步研究,仍然要慎重對待。還有的情況是,雖然患有嚴重殘疾的患者很容易接受較高的風險,然而他們可能是出于絕望而選擇使用腦機接口并參與腦機接口研究,而并非真正知情后表達的同意。因此必須采取一些步驟,確保不因絕望而使患者自愿性受到削弱,導致不合適的同意。

患者同意的自愿性也會受到不切實際的受益期望的影響。目前腦機接口是一種實驗性治療方法,其治療可行性尚未得到證明。這可能會導致受試者的治療誤解(therapeutic misconception),他們期望通過一項新發明的技術來治愈他們的疾病,而實際上這項技術只有15~30%的治療機會,對某些特定個體則完全不起作用。

媒體渲染造成的期望差距可能助長這種治療誤解。媒體經常被科學家和研究人員用作與公眾溝通的橋梁,而企業的CEO則往往利用媒體進行營銷,有意夸大受益,縮小風險。目前,追求轟動效應的媒體對腦機接口的報道往往是夸大的,經常說什么“讀心”和“治愈”。實際上科學家記錄到了患者腦中的神經活動信號,但這些信號究竟意味著什么,仍然知之甚少。而治療成功的機會目前也很低。

?腦機接口的監管與治理

目前已有文獻表明,對倫理問題討論較多,但對如何解決這些倫理問題意見較少,從而影響了對腦機接口技術的監管和治理的充分討論。

首先,有人指出,神經倫理學家的目標是將該技術的受益最大化和傷害最小化,而商家的策略則是盡可能掩蓋可能的風險,盡可能回避政府有關部門和公眾的監管和監督。

第二,現在腦機接口技術公司正在研究制造銷售量大的腦機接口設備的可行性,這是一個重要的節點。當一項技術處于萌芽階段,很難預測該項技術的結局,而當該技術成熟時,形成了一定的規模,那是再來改進就會面臨很多困難。例如納米技術現在業已廣泛應用,我們提出的進行納米毒理學研究,制訂實驗室和車間納米濃度標準,對納米材料的制造要有準入標準,準入前應暫停開工,對納米技術實驗室人員以及制造納米材料的車間工人進行普遍的肺部體檢等建議,有關人員根本不予理會。因此,在腦機接口技術普遍推廣之前,目前應該對該技術的治理制訂必要的、暫時的、初步的倫理規范和法規規定,正如我們多次強調的“倫理先行”那樣,腦機接口在應用于人之前必須進行臨床前研究;動物實驗必須遵循3R原則并經動物倫理審查委員會批準;臨床試驗首先應用于患有嚴重運動、認知、情感或交流障礙而不存在任何其他安全而有效的療法的患者;必須建立倫理審查委員會審批臨床試驗方案等。

雷瑞鵬,華中科技大學教授、博士生導師,文學院副院長,生命倫理學研究中心執行主任,美國海斯廷斯研究中心研究員。

邱仁宗,中國社會科學院哲學研究所研究員,美國海斯廷斯研究中心研究員,國際哲學院院士。

 

■什么是腦機接口

腦機接口可被視為給不能交流或癱瘓的人(如肌萎縮性脊髓側索硬化癥或脊髓損傷患者)的輔助技術,是一種探測傳達意向的腦信號并通過機器將其轉化為可執行輸出的設備。換句話說,它是“活的神經組織和人造設備之間的直接連接,在計算機和腦之間建立了信息溝通通道”。與其他相關設備不同,在腦機接口中,使用者與系統之間通過雙向反饋產生身體變化,因此可以恢復那些失去四肢、大面積癱瘓或神經系統嚴重受損的人某些運動或語言思想交流。接口技術分為“讀”腦,以記錄腦活動并解碼其意義的技術;以及給腦“寫”些什么,以操縱特定區域的活動并影響其功能。

腦機接口有三種主要的方法來記錄腦信號:(1)非侵入性記錄方法記錄來自頭皮的信號;這些包括腦電圖(EEG)、功能性磁共振成像(fMRI)和近紅外光譜(NIRS)。(2)侵入性記錄方法可通過皮質電描記術(ECoG)從皮質表面記錄信號。(3)借助微電極陣列從皮質內部記錄信號。這種方法更具侵入性,但信噪比也會提高。然而,與非侵入性腦機接口相比,侵入性腦機接口有更多的風險,因為需要手術,隨之而來的風險或可能造成神經膠質瘢痕。因此,腦電圖雖然具有較低的信噪比,但由于其安全性、便攜性、成本效果比好以及高時間分辨率,在腦機接口中應用非常廣泛。

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