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Neuralink令人興奮嗎?那些馬斯克和三隻小豬沒說清楚的事

謝伯讓_96
・2020/09/09 ・1687字 ・閱讀時間約 3 分鐘 ・SR值 550 ・八年級

2020 年 8 月 29 日,馬斯克(Elon Musk)的公司 Neuralink 大動作召開記者會,眾人拭目洗耳,滿心期待見到腦機介面展現出音樂串流、取代語言等科幻場景,但是最後卻只等來三隻小豬。除了手術程序和晶片技術上的工程改良之外,從科學的角度來看,整場演示可謂了無新意。

為什麼說在科學上了無新意呢?這是因為大家原本以為 Neuralink 世界第一的的能力或宣稱,其實若非已經有人做過,就是根本做不到。

不是唯一也不是第一

在馬斯克媒體聚焦光環之下,普羅大眾都以為 Neuralink 在腦機介面的能力和進度,是世界第一。但事實是,在腦機介面領域的實力與進展,Neuralink 既不是唯一,更不是第一。

以深度刺激醫療方法為例(deep brain stimulation),過去 25 年間,全球早已就有超過 160,000 名病人接收過深度刺激,並透過腦機介面的方式刺激大腦,來改善各種神經和精神疾病,包括帕金森氏症、杭亭頓舞蹈症、憂鬱症、強迫症和癲癇等,都已有不少的成果與效用(Lozano et al., 2019)。

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深度刺激醫療方法(deep brain stimulation)的示意圖。By Andreashorn – Own work, CC BY-SA 4.0

再來看看神經義肢(neuroprosthetics),馬斯克在各訪談節目中大談神經義肢,說是要實現《百變星君》中讓癱瘓者操控機械手臂的夢想。但是馬斯克如果敢說自己第一,加州理工科學宅們就全要捧腹笑翻了。

以加州理工的安德森教授的實驗室為例(Richard A. Anderson),安德森實驗室在靈長類動物與人類的動作「意圖」(intention)研究領域,已經耕耘數十餘年。早在 2013 年,就以成功讓一位癱瘓病患順利操控機械手臂,然後舉起酒瓶送到自己嘴邊暢飲,此項結果也發表在 2015 年的《科學》期刊上(Aflalo et a., 2015)。

回過頭來看看馬斯克的 Neuralink,「即將取得 FDA 的人體試驗批准」?嗯,原來是連批准都還沒通過?那最後記者會只端出三隻小豬,應該也是剛好而已。

音樂串流與取代語言的遠期目標,根本不可行

接下來,我們再來看看引發最多媒體和大眾熱議的「音樂串流」和「取代語言」。馬斯克的這些科幻宣稱,可以說是直接越過了基礎科學而做出的狂妄「夢想」。我們只能說,在基礎神經科學釐清大腦處理資訊的位置與原理之前,應用科技絕無任何插手置喙的餘地。

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以串流音樂來說,我們現在不知道大腦的哪些腦區以何種形式在處理音樂,也不知道大腦是如何處理音樂的各種面向(節奏、音高、旋律等),那請問 Neuralink 如何可能透過腦機介面向大腦輸入音樂?

語言也一樣,語言相關腦區我們目前只知道其中一些,而且諸多語言相關腦區中的細胞數量可能超過十億,一個僅有1024 個電極的 Neuralink 晶片,根本無法精準輸入和記錄腦神經活動。

神經科學對於腦部是如何處理音樂跟語言的,細節仍所知甚少。圖/Image by Harut Movsisyan from Pixabay

簡而言之,在基礎神經科學知識完備之前,應用科技可說毫無用武之地。打個比方來說,單單造出一艘火箭太空梭,仍不足以讓你飛向火星,如果不知道火星的位置(某個認知功能的對應腦區)、如果不知道天體運行的原理(腦區之間的互動連結)、如果不知道牛頓力學(神經細胞之間的訊息傳遞法則),那麼即使你能造出火箭太空梭,也只會迷失在無垠的太空。

近期的目標只是工程突破

Neuralink 近期的走向,應該就是使用改良的自動化手術技術,以及更小的微晶片技術,來進一步推動過去在科學與醫學上已經小有成果的醫療方式(例如使用腦機介面緩解憂鬱症、強迫症、成癮、帕金森、和優化神經義肢等等),至於其他什麼串流音樂、取代語言之類的科幻夢想,只有等到神經科學家把大腦研究清楚後才有機會。

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科技的花朵,必然得有基礎科學研究的根,沒有後者,若非假花,就必然凋謝。

References

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謝伯讓_96
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美國達特茅斯學院認知神經科學博士,麻省理工學院腦與認知科學系博士後研究員。曾任杜克─新加坡國立大學醫學院助理教授、腦與意識實驗室主任,現為國立台灣大學心理系副教授。研究主題為人腦如何感知世界。 部落格:The Cry of All。 著作:《都是大腦搞的鬼》《大腦簡史》

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快!還要更快!讓國家級地震警報更好用的「都會區強震預警精進計畫」
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/01/21 ・2584字 ・閱讀時間約 5 分鐘

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本文由 交通部中央氣象署 委託,泛科學企劃執行。

  • 文/陳儀珈

從地震儀感應到地震的震動,到我們的手機響起國家級警報,大約需要多少時間?

臺灣從 1991 年開始大量增建地震測站;1999 年臺灣爆發了 921 大地震,當時的地震速報系統約在震後 102 秒完成地震定位;2014 年正式對公眾推播強震即時警報;到了 2020 年 4 月,隨著技術不斷革新,當時交通部中央氣象局地震測報中心(以下簡稱為地震中心)僅需 10 秒,就可以發出地震預警訊息!

然而,地震中心並未因此而自滿,而是持續擴建地震觀測網,開發新技術。近年來,地震中心執行前瞻基礎建設 2.0「都會區強震預警精進計畫」,預計讓臺灣的地震預警系統邁入下一個新紀元!

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連上網路吧!用建設與技術,換取獲得地震資料的時間

「都會區強震預警精進計畫」起源於「民生公共物聯網數據應用及產業開展計畫」,該計畫致力於跨部會、跨單位合作,由 11 個執行單位共同策畫,致力於優化我國環境與防災治理,並建置資料開放平台。

看到這裡,或許你還沒反應過來地震預警系統跟物聯網(Internet of Things,IoT)有什麼關係,嘿嘿,那可大有關係啦!

當我們將各種實體物品透過網路連結起來,建立彼此與裝置的通訊後,成為了所謂的物聯網。在我國的地震預警系統中,即是透過將地震儀的資料即時傳輸到聯網系統,並進行運算,實現了對地震活動的即時監測和預警。

地震中心在臺灣架設了 700 多個強震監測站,但能夠和地震中心即時連線的,只有其中 500 個,藉由這項計畫,地震中心將致力增加可連線的強震監測站數量,並優化原有強震監測站的聯網品質。

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在地震中心的評估中,可以連線的強震監測站大約可在 113 年時,從原有的 500 個增加至 600 個,並且更新現有監測站的軟體與硬體設備,藉此提升地震預警系統的效能。

由此可知,倘若地震儀沒有了聯網的功能,我們也形同完全失去了地震預警系統的一切。

把地震儀放到井下後,有什麼好處?

除了加強地震儀的聯網功能外,把地震儀「放到地下」,也是提升地震預警系統效能的關鍵做法。

為什麼要把地震儀放到地底下?用日常生活來比喻的話,就像是買屋子時,要選擇鬧中取靜的社區,才不會讓吵雜的環境影響自己在房間聆聽優美的音樂;看星星時,要選擇光害比較不嚴重的山區,才能看清楚一閃又一閃的美麗星空。

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地表有太多、太多的環境雜訊了,因此當地震儀被安裝在地表時,想要從混亂的「噪音」之中找出關鍵的地震波,就像是在搖滾演唱會裡聽電話一樣困難,無論是電腦或研究人員,都需要花費比較多的時間,才能判讀來自地震的波形。

這些環境雜訊都是從哪裡來的?基本上,只要是你想得到的人為震動,對地震儀來說,都有可能是「噪音」!

當地震儀靠近工地或馬路時,一輛輛大卡車框啷、框啷地經過測站,是噪音;大稻埕夏日節放起絢麗的煙火,隨著煙花在天空上一個一個的炸開,也是噪音;台北捷運行經軌道的摩擦與震動,那也是噪音;有好奇的路人經過測站,推了推踢了下測站時,那也是不可忽視的噪音。

因此,井下地震儀(Borehole seismometer)的主要目的,就是盡量讓地震儀「遠離塵囂」,記錄到更清楚、雜訊更少的地震波!​無論是微震、強震,還是來自遠方的地震,井下地震儀都能提供遠比地表地震儀更高品質的訊號。

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地震中心於 2008 年展開建置井下地震儀觀測站的行動,根據不同測站底下的地質條件,​將井下地震儀放置在深達 30~500 公尺的乾井深處。​除了地震儀外,站房內也會備有資料收錄器、網路傳輸設備、不斷電設備與電池,讓測站可以儲存、傳送資料。

既然井下地震儀這麼強大,為什麼無法大規模建造測站呢?簡單來說,這一切可以歸咎於技術和成本問題。

安裝井下地震儀需要鑽井,然而鑽井的深度、難度均會提高時間、技術與金錢成本,因此,即使井下地震儀的訊號再好,若非有國家建設計畫的支援,也難以大量建置。

人口聚集,震災好嚴重?建立「客製化」的地震預警系統!

臺灣人口主要聚集於西半部,然而此區的震源深度較淺,再加上密集的人口與建築,容易造成相當重大的災害。

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許多都會區的建築老舊且密集,當屋齡超過 50 歲時,它很有可能是在沒有耐震規範的背景下建造而成的的,若是超過 25 年左右的房屋,也有可能不符合最新的耐震規範,並未具備現今標準下足夠的耐震能力。 

延伸閱讀:

在地震界有句名言「地震不會殺人,但建築物會」,因此,若建築物的結構不符合地震規範,地震發生時,在同一面積下越密集的老屋,有可能造成越多的傷亡。

因此,對於發生在都會區的直下型地震,預警時間的要求更高,需求也更迫切。

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地震中心著手於人口密集之都會區開發「客製化」的強震預警系統,目標針對都會區直下型淺層地震,可以在「震後 7 秒內」發布地震警報,將地震預警盲區縮小為 25 公里。

111 年起,地震中心已先後完成大臺北地區、桃園市客製化作業模組,並開始上線測試,當前正致力於臺南市的模組,未來的目標為高雄市與臺中市。

永不停歇的防災宣導行動、地震預警技術研發

地震預警系統僅能在地震來臨時警示民眾避難,無法主動保護民眾的生命安全,若人民沒有搭配正確的防震防災觀念,即使地震警報再快,也無法達到有效的防災效果。

因此除了不斷革新地震預警系統的技術,地震中心也積極投入於地震的宣導活動和教育管道,經營 Facebook 粉絲專頁「報地震 – 中央氣象署」、跨部會舉辦《地震島大冒險》特展、《震守家園 — 民生公共物聯網主題展》,讓民眾了解正確的避難行為與應變作為,充分發揮地震警報的效果。

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此外,雖然地震中心預計於 114 年將都會區的預警費時縮減為 7 秒,研發新技術的腳步不會停止;未來,他們將應用 AI 技術,持續強化地震預警系統的效能,降低地震對臺灣人民的威脅程度,保障你我生命財產安全。

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精神個案系列:社交焦慮,綁架痊癒?!
胡中行_96
・2023/07/20 ・1412字 ・閱讀時間約 2 分鐘

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在銀行後巷泊好車,49 歲的巴西男子準備去領錢。幾名歹徒忽然竄出,持槍敲頭,將人押上另一輛車。數小時的挾持下來,他著實覺得要死了。[1]

圖/Jose P. Ortiz on Unsplash

社交焦慮症

男子自幼羞澀,畏懼表演和社交。少年時期開始,每逢跟人互動,就顫抖、心悸、發汗。他不搭大眾交通工具,免得其他乘客打量;空有文憑與工作能力,卻頻繁轉職,就是沒膽於同事身旁用餐;報名學寫程式,半途而廢,僅因在同學面前打字極不自在。20 好幾的時候,有個電視節目介紹社交焦慮症(social anxiety disorder)。他看完,主動就醫。[1]

社交焦慮症是常見的焦慮症種類,高達 13% 的人口在一生中曾患此疾。一般發病甚早,始於青春期。若未妥善治療,可能衍伸其他類型的焦慮症憂鬱症(depression)及物質成癮等問題。[1]

里約熱內盧聯邦大學(Federal University of Rio de Janeiro)附設精神醫學機構的醫師,開立鎮靜劑clonazepam,有時再加上抗憂鬱劑。儘管藥物稍能穩定其情緒,卻苦無適合的心理治療。他依然坐困家中,繼續母胎單身。直到 31 歲情竇初開,晨露般純淨短暫的交往,靠電話線懸繫著,連面都沒見上便結束了。37 歲那年,男子憂鬱、失眠、體重劇變、缺乏興致。抗憂鬱劑 nortriptyline 雖將他從低潮撈起,無奈焦慮的宿疾依舊。[1]

創傷經驗

49 歲時,男子赴銀行提款險些沒命,心靈受到莫大衝擊。依據精神醫學的研究,再來至少有兩種可能的發展:一為「一朝被蛇咬,十年怕草繩」的創傷後壓力症候群(post-traumatic stress disorder);二是「拍斷手骨顛倒勇」(phah-tn̄g tshiú-kut tian-tò ióng[2])的創傷後成長(post-traumatic growth);亦有文獻認為兩者得以並存。[1]

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創傷後成長是災難性經驗帶來的正面心理影響,例如:轉變信仰、改善人際關係、學會珍視生命,以及提升對自我形象和能力的觀感等。一方面,破壞得大到足以摧毀定見,好創造擁抱新認知的契機;另方面,接下來的反芻,必須賦予該事件意義。置之死地而後生的過程,如同地震滅村,重建起的樓房可以耐震堅韌。[1]

意外誠然可遇不可求,強度更是無從拿捏;爾後的劇情往哪走,並非全憑運氣。當事人如果勇於面對,不逃避思考及討論其經歷,便有從中蛻變昇華的希望。[1]

創傷後成長

先是遭擄,然後獲釋,「到頭來我活著,像個贏家」。不會情感麻痺,沒有創傷記憶湧現,並未因此變得神經兮兮,也不刻意迴避相關情境。男子不僅無恙,竟然連焦慮也好了。「曾以為旁人都想著我,很怕被批評。挾持事件後,這般想法毫無意義。」他解釋:「…我領悟到問題源於內在,我決定自己受什麼左右。」不久,男子任職的公司財務困難,薪水減半,他也雲淡風輕。「那個經歷使我茁壯,若是過去大概無法擔待。然而現在我知道,綁架都沒致命,這次更不會。」[1]

意外發生後,他從此敢在同事面前進食;參加了健身房;較常約會;而且搬離與母親同住的家。時至 2021 年,他的醫師發表其個案報告,擔任行政助理的男子已經 57 歲了,情況依然穩定,享受休閒活動和外出,「人生比從前多彩」。[1]

  

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參考資料

  1. Hühne V, Vigne P, de Menezes GB, et al. (2021) ‘The Remission of Social Anxiety Disorder After Trauma: A Case Report of Posttraumatic Growth?’. Frontiers in Psychiatry, 12:692637.
  2. 中華民國教育部「拍斷手骨顛倒勇。」教育部臺灣閩南語常用詞辭典(Accessed on 12 JUL 2023)
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。

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精神個案系列:如何區別「附體」跟「恐慌」?
胡中行_96
・2023/07/17 ・1793字 ・閱讀時間約 3 分鐘

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約莫 30 年前,家庭經濟艱困,這名新加坡華人婦女選擇墮胎。固然有丈夫支持,仍深感愧疚羞恥。術後,她「聽到」誦經,並「看見」床舖上腐屍橫臥。[1]

圖/Nicate Lee on Unsplash

症狀再現

2017 年,婦人覺得整週被惡靈騷擾,腎臟切除術(nephrectomy)只得延期。後來在 2018 年的手術期間和之後,她分別接受兩種鴉片類藥物(opioids)止痛,卻導致不由自主的過動症狀。同時,繚繞的梵音與陳列的死屍,再次出現長達一個禮拜。她的腦電波圖及腦部核磁共振結果正常。投以具鎮靜效果的苯二氮平類藥物(benzodiazepines),兩週後外顯症狀消失並出院,但繼續用藥。此外,她術後情緒低落,有輕生的念頭,被診斷為重度憂鬱症(major depressive disorder),因此吃了兩年的選擇性血清素再吸收抑制劑(selective serotonin reuptake inhibitors)。[1]

自殺防治專線
 衛生福利部安心專線 1925
 生命線協談專線 1995
 張老師輔導專線 1980

2021 年,雷同的非自主性症狀重現:每日 2、3 回,胸口一股寒氣朝四肢擴散,再轉成刺痛。又哭又笑,尖叫、顫抖,手舞足蹈。幾分鐘至 1 小時下來,發汗疲憊。時年 62 歲的婦人,不禁憂心未來的日子如何是好。[1]

4天後,在新加坡中央醫院(Singapore General Hospital)的急診室裡,婦人再次發作。肌肉注射一劑抗精神病藥物,沒幾分鐘,她就坐直身子,為自己的行為道歉。然而問診未及 10 分鐘,便再度失控。這回經靜脈打了苯二氮平類藥物,數分鐘內,又恢復鎮靜。[1]

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新加坡中央醫院。圖/Jaytothez on Wikimedia Commons(CC BY-SA 3.0)

鑑別診斷

負責診療此婦人的精神科醫師認為,如果一個人著魔般地附體出神(possession trance),就要從心理諮商和心理治療,瞭解壓力來源,並學習調適;倘若罹患恐慌症(panic disorder),則可以再加上投藥。第一線的藥物,正是她之前手術後服用的選擇性血清素再吸收抑制劑,還有苯二氮平類藥物。理論說來簡單,偏偏兩種精神狀態,均會在壓力下的生氣和挫折時被觸發,症狀又有相似之處,診斷可得仔細鑑別。[1][註]

恐慌症

剛入院時,婦人的生命徵象、血液、腦部斷層掃描、腦電波圖、神經功能;以及外表、情緒、表情、行為、言語、思考和感知等,精神狀態檢查(mental state examination)的項目都正常。不過住院期間,她已被病症折磨到想自盡。婦人告訴醫師,這些異狀起因於惡靈纏身。[1]

在新加坡,22% 的華裔精神病患,將違常的思維與舉止,歸咎靈異附體:其中 40% 幻聽;32.7% 幻視。所以就是來者自稱能聽天音、見鬼神,精神科醫師想必都如禪佛入定,處變不驚。何況宗教信仰與精神醫學重疊的案例,並非當地獨有。比方說,有個 19 歲的突尼西亞裔義大利女子,描述《可蘭經》裡提到的那種精靈,侵入自己的身心。她被視為罹患恐慌症,施以選擇性血清素再吸收抑制劑,偕同心理諮商和心理治療後,情況便順利改善。[1]

新加坡中央醫院的精神科醫師,盤點著婦人的症狀:流汗、顫抖、發寒、胸口不適、感覺異常,以及害怕失控。《精神疾病診斷與統計手冊》第 5 版中,恐慌症全數 13 種症狀,她就有 6 種。雖然墮胎與腎臟切除術的創傷經驗,有機會觸發中邪般的解離症狀;但是婦人意識清醒,未曾浮現其他人格,也無記憶斷片的現象。至於情緒不佳,主要是受到這些經驗的影響,倒不是本來就深陷低潮。換句話說,既非附體出神,也不是伴隨精神病特徵的重度憂鬱症,而是帶有文化特色的恐慌症[1]

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婦人在對症下藥,且病情穩定後出院。她計劃一邊服藥;一邊尋求民間信仰的傳統諮商。基於文獻指出宗教活動有助預後,醫師亦樂見雙軌並行。[1]

  

備註

原個案報告使用的「附體」(possession)和「出神」(trance)二詞,[1]既有宗教意味;亦可指稱精神醫學中的附體出神障礙(possession trance disorder)。比起該醫師提到的恐慌症,附體出神障礙其實跟解離性身份障礙(dissociative identity disorder),更加相似。[2]相關案例請見:〈精神個案系列:發瘋、中邪,還是通靈?

參考資料

  1. Khoe HCH, Gudi A. (2022) ‘Case Report: An Atypical Presentation of Panic Disorder Masquerading as Possession Trance’. Frontiers in Psychiatry, 12:819375.
  2. Pietkiewicz IJ, Kłosińska U, Tomalski R. (2022) ‘Trapped Between Theological and Medical Notions of Possession: A Case of Possession Trance Disorder With a 3-Year Follow-Up’. Frontiers in Psychiatry, 13:891859.
胡中行_96
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曾任澳洲臨床試驗研究護理師,以及臺、澳劇場工作者。 西澳大學護理碩士、國立台北藝術大學戲劇學士(主修編劇)。邀稿請洽臉書「荒誕遊牧」,謝謝。