近日，马斯克通过三头猪展示了他最新的脑机接口技术——他在发布会上向观众展示了一头猪的大脑被植入了脑机芯片，并通过芯片测量了猪的大脑。脑电波信号的变化。另外两只猪是对照组，从未植入过脑机接口设备，曾植入过脑机接口设备。

对于脑机接口技术，尤其是马斯克使用的侵入式脑机接口技术，安全问题无疑是最大的担忧。马斯克之所以在猪身上进行演示，并特别强调猪“活泼健康”，很可能是为了向公众证明其脑机接口技术的安全性。

但猪毕竟是与人类不同的物种。对猪脑的示范作用有多少可以类比人脑呢？

为了探讨这个问题，我们研究了猪脑与人脑的不同之处。

猪脑在哪些方面与人脑相似？

除了猪之外，老鼠和大鼠等啮齿动物在人类大脑和神经的许多相关研究中也很常见。但与啮齿动物相比，人脑在大小、结构和组成上更接近猪脑。

在大小上，人脑是啮齿动物大脑的 750 倍，但仅比猪脑大 7.5 倍。

就大脑中的细胞类型而言，人脑、猪脑和啮齿动物的大脑都由白质和灰质组成，但成分却大不相同：人和猪的大脑都含有约 60% 的白质，而啮齿动物的大脑都是由白质组成的。白质和灰质。白质含量约为10%。

白质由被髓鞘包围的神经元中的突起组成，而灰质由大量神经元细胞体及其树突组成。灰质位于大脑表面，负责身体的高级功能，如言语、思维、运动等；白质位于大脑内部，是灰质的信息传导系统。

重量方面马斯克演示脑机接口植入猪脑，成年猪脑重1300-1400克，成年猪脑重80-180克，视品种而定。相比之下，成熟小鼠或大鼠的大脑分别重约 0.5 克和 2 克。

大脑的大小对于许多研究都很重要。例如，啮齿动物的海马体更容易受到局灶性皮质损伤，因为它们的大脑较小，而且海马体的位置和方向更向上。在人和猪的大脑中，海马体更靠近颞叶的腹侧和更深的位置，因此可以更好地保护大脑免受损伤。

在物理上，人和猪的大脑都是多回转的，这意味着大脑的外皮层有很多回旋，并且遵循类似的回旋模式。另一方面，啮齿动物的大脑光滑且无脑，缺乏脑回和脑沟。具有更多脑回的大脑与更高的连接性和复杂性相关。

哥廷根迷你猪的前额叶皮层占脑总体积的10%，人脑的前额叶皮层约占脑总体积的12.5%。

在解剖学上，猪脑的背侧纹状体被内囊、尾状核和壳核分成两个截然不同的结构，而人脑的纹状体也分为尾状核和豆状核。相比之下，啮齿动物的大脑只有一个尾状壳核结构。

与啮齿类动物相比，猪的海马体在结构上与人类海马体更为相似，其大脑形成程度介于啮齿类动物和灵长类动物之间。

已经有许多关于猪丘脑、下丘脑、下丘脑核、脑干结构和小脑的描述性、比较解剖学研究。与人类类似，猪的运动皮层和体感皮层等感觉皮层也是按体细胞位置排列的。

在大脑发育过程中，猪脑髓鞘形成的时间过程也与人类相似。2005 年使用 MRI 和组织学分析进行的一项研究表明，在从青春期发育到性成熟的六个月期间，猪脑中的骨髓细胞增加。同样，在人类中，髓鞘形成可以持续到青春期甚至成年早期。

但是啮齿动物的髓鞘形成模式与人类不同，髓鞘形成的时间尺度和白质的总量都有显着差异。例如，大鼠大脑的髓鞘形成大多在3个月大时完成，成熟大鼠的白质含量不到12%。

这一髓鞘形成时期对于正常的大脑功能至关重要，因此被认为是一个脆弱的发育时期。

猪脑对损伤的病理生理反应也可能更像人类。猪受伤后的免疫系统和炎症反应与人类更相似；对于存在于各种先天免疫细胞上的 Toll 样受体 (TLR)，猪和人类都有 10 个不同的 TLR，而小鼠有 12 个，猪也与人类共享更多相似的 TLR 启动子序列（猪和人类之间的相似性分别为 71% 和 53%小鼠和人类之间的相似性）并共享相同的规范功能域。

人类、猪和小鼠之间的免疫学比较表明，在超过 80% 的免疫系统变量中，猪的免疫系统比小鼠更类似于人类。

在血管系统方面，猪和人的脑血管解剖、血管流出系统和脑血流量虽然不尽相同，但比啮齿类动物更具可比性。这可能是由于更相似的大脑大小和多个脑回结构。因此，猪和人脑在血管对脑损伤的反应和随后的血运重建过程方面表现出相同的特征。

在 2018 年的一项研究中，研究人员探索了使用人脑磁共振弹性成像来表征猪脑动态特性的可行性。

他们应用了从 40Hz 到 90Hz 的广泛驱动频率，并记录了人和猪脑中的存储和损耗模量。他们发现，人类的最佳驱动频率可以一对一地转换为猪马斯克演示脑机接口植入猪脑，并可靠地产生剪切波用于弹性成像的后处理。

2019 年，佐治亚大学再生生物科学中心 (RBR) 的研究人员通过静息态功能磁共振成像 (rs-fMRI) 证明猪脑感觉运动区域的功能连接与人脑相似. 这些区域包括我们所有感知、感觉、运动和记忆的编码区域。

（图：人脑（左）和猪脑（右）的图像比较。（a）体外解剖脑和（b）磁共振脑图像。（c）11 C-正电子发射断层扫描（PET）和（1） 8)氟脱氧葡萄糖（18）PET脑图。）

综上所述，人脑和猪脑有很多相似之处。因此，马斯克用猪脑来验证脑机接口技术的安全性是相当有参考价值的，尽管人体试验仍然是必要的。

在脑机接口技术方面，用猪做的实验与用人做的实验还是有细微差别的：猪的头骨比人厚40%，而它的头大约是人的两倍大。

马斯克的发布会表明，他的脑机接口技术实际上已经向前迈出了重要一步，而不再只是纸上谈兵。在不久的将来，我们可以期待马斯克的更多好消息。

编译/前瞻经济学家APP信息组

参考：

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