科幻成真：通過腦機接口黑掉你的大腦

誕生于上世紀(jì)80年代的“賽博朋客”（cyberpunk）科幻小說中，經(jīng)常會出現(xiàn)所謂的“神經(jīng)植入裝置”——一種把人腦和電腦直接相連的東西。就像在那部由威廉·吉布森（WilliamGibson）的小說改編的、讓人看過就忘的電影《捍衛(wèi)機密》（JohnnyMnemonic）中，主演基努·里維斯（KeanuReeves）所宣稱的那樣：“我往腦子里存了幾百MB的文件”。
　　
　　在那個區(qū)區(qū)1MB存儲量都會讓人艷羨不已的年代，這種剛剛浮出水面的科幻流派的高明之處就在于，他們描述的這些技術(shù)并非遙不可及，天才生物醫(yī)學(xué)工程師們稍加努力便能做到。雖然當(dāng)時美國麻省理工學(xué)院和加州理工學(xué)院還未能開發(fā)出此類植入裝置，但杰出的科幻小說作家們還是帶給了讀者希望：這種技術(shù)終有一天能實現(xiàn)，甚至在我們的有生之年就可能見到。
　　
　　在過去十年間，科幻作品中描述的那些技術(shù)，陸續(xù)成為了現(xiàn)實。在顱骨內(nèi)植入電極后，患者就可以僅靠大腦神經(jīng)信號來控制假肢。這為一項新的科學(xué)研究拉開了序幕，而這項研究的最終目的是，繞開由于肌萎性脊髓側(cè)索硬化癥（漸凍癥）或中風(fēng)癱瘓的肢體，讓大腦的指令得到有效執(zhí)行。上述例子中，神經(jīng)電信號是從大腦向外界傳遞的。同樣，科學(xué)家也在研究電信號如何反方向傳遞，即通過電信號刺激猴子的大腦皮層，形成反饋，能讓猴子真實地感覺機器手臂在觸摸的東西。
　　
　　不過，在制造大腦和神經(jīng)系統(tǒng)其他部分的替代品方面，我們又能走多遠呢？除了控制電腦指針或機械手外，這項技術(shù)能否通過某種方式，讓大腦中大約1,000億個神經(jīng)元成為一個“秘密數(shù)據(jù)庫”，就像吉布森小說中的情節(jié)那樣，用來存放偷來的工業(yè)機密或其他數(shù)據(jù)表格呢？
　　
　　人會變成機器嗎？
　　
　　了解神經(jīng)系統(tǒng)工作機制，實現(xiàn)大腦與機器的交互，這是一個必然的發(fā)展進程嗎？
　　
　　今天的好萊塢編劇和未來學(xué)家，作為最初賽博朋客傳統(tǒng)的拙劣繼承者，已經(jīng)開始積極涉足神經(jīng)技術(shù)。計劃明年上映的影片《奇點迫近》（SingularityIsNear），就是一部根據(jù)計算機科學(xué)家雷·科茲威爾（RayKurzweil）的想法改編而成的紀(jì)錄片�？破澩�爾假設(shè)，把大腦中的內(nèi)容全部數(shù)字化，并傳輸?shù)接嬎銠C或機器人中。
　　
　　無論是上世紀(jì)80年代英美電視節(jié)目中的著名虛擬人物超級麥克斯（MaxHeadroom），還是把人的思維全盤拷貝到一個最新款的人形機器人上，這些關(guān)于人類智慧發(fā)展超越身體極限的夢想，其實和勒內(nèi)·笛卡爾（RenéDescartes）在17世紀(jì)關(guān)于精神與肉體二元論的深邃思考相去不遠。然而，要把人類的思維，包括我們對旭日東升的感受、飄忽不定的思緒，以及其他構(gòu)成我們意識世界的獨特主觀感受，全都原封不動地復(fù)制到機器里去，似乎仍停留在科幻小說家的紙上談兵階段。
　　
　　對腦控假肢熱火朝天的宣傳，掩蓋了我們對神經(jīng)系統(tǒng)工作機制的認識匱乏。加州理工學(xué)院的神經(jīng)科學(xué)家理查德·A·安德森（RichardA.Andersen）說：“我們對于高級認知活動的大腦回路幾乎一無所知。”只有了解神經(jīng)系統(tǒng)工作機制，我們才能把信息輸入大腦，從而把“賽博朋客”中描述的種種神奇真正變成現(xiàn)實。
　　
　　那么，大腦和機器的交互到底可以實現(xiàn)些什么？從第一例腦電圖實驗，到現(xiàn)在用思維控制機器手和電腦屏幕上的光標(biāo)，這一進程即使達不到科茲威爾式的“奇點”，也至少可以往腦子里輸一些高級認知信息，這是否一個必然的發(fā)展進程？我們真的能把一部《戰(zhàn)爭與和平》輸入大腦，或者像《黑客帝國》里那樣把直升機駕駛手冊“下載”到大腦中嗎？能不能在當(dāng)事人毫無察覺的情況下，把“SeeSpotrun”（美國一部喜劇電影的名字，本意是看見一只叫“Spot”的小狗在跑——譯者注）這句話存儲到他的記憶中？僅僅存入“see”這一個詞是不是更容易實現(xiàn)呢？
　　
　　這些不完全是學(xué)術(shù)問題，風(fēng)趣的人可能會調(diào)侃，還不如去買一副老花鏡，用傳統(tǒng)的閱讀方法來記憶這些信息會更容易些。即使那條通向大腦皮層的通道可能永遠只存在于科幻小說中，理解光子、聲波、氣味分子和皮膚壓力轉(zhuǎn)變?yōu)槲覀兇竽X中永久記憶的過程，意義也遠勝于“賽博朋客”式的娛樂。認識了這些基本原理，我們就可以研制出人造神經(jīng)器官，幫助那些中風(fēng)患者或者阿爾茨海默�。ˋlzheimer’sdisease）患者形成新的記憶。
　　
　　簡單的接通大腦的裝置其實已經(jīng)存在于成千上萬人的顱骨內(nèi)。耳聾患者和聽力重度受損的患者會植入人工耳蝸（cochlea），把麥克風(fēng)采集到的聲音轉(zhuǎn)化為刺激聽覺神經(jīng)的信號，從而產(chǎn)生人工聽覺。這種裝置被美國加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校的神經(jīng)科學(xué)家邁克爾·S·加扎尼加（MichaelS.Gazzaniga）譽為人類歷史上第一個成功的神經(jīng)修復(fù)裝置。用作人工視網(wǎng)膜的電極陣列也已經(jīng)出現(xiàn)在實驗室中。如果這項技術(shù)可行，它將會讓人類具備夜視能力。
　　
　　有些人更是雄心勃勃，計劃把亞馬遜網(wǎng)站和大腦中負責(zé)記憶形成的神經(jīng)結(jié)構(gòu)——海馬直接相連，但所需要的技術(shù)目前還沒有出現(xiàn)。具體的實施辦法至少涉及兩個方面：一是要在神經(jīng)元和顱外世界之間建立一條可靠的連接，二是要有一種編譯方法，能夠把數(shù)字版本的《戰(zhàn)爭與和平》轉(zhuǎn)換成神經(jīng)元之間的“語言”。如何才能實現(xiàn)這些技術(shù)？或許我們能從最先進的腦機接口（brain-machineinterface）研究中找到一些線索。
　　
　　把文字輸入大腦
　　
　　建立文字與神經(jīng)元的映射，就可以通過控制特定區(qū)域神經(jīng)元的激活來誘發(fā)相應(yīng)的記憶。
　　
　　把文字輸入大腦需要考慮一個問題，那就是是否需要把電極插入到人體組織中，這可能會是神經(jīng)植入裝置實用化的一大障礙，當(dāng)然殘疾人除外。在近一個世紀(jì)之前，人們就知道大腦的電活動可以在不打開頭顱的條件下監(jiān)測到。一個看似鑲嵌著電極的“泳帽”（腦電極帽），便能從癱瘓病人頭部提取信號，從而實現(xiàn)在屏幕上打字或者瀏覽網(wǎng)頁的功能。德國蒂賓根大學(xué)的尼爾斯·拜爾博默（NielsBirbaumer）是這項技術(shù)的主要研究者之一，他聲稱，采用顱骨外的磁信號對大腦皮層進行反復(fù)刺激，同時用電極帽記錄哪些神經(jīng)元被激活，就可以找到“see”和“run”這些詞在大腦皮層上的位置。一旦這種映射建立起來，就可以通過控制特定區(qū)域神經(jīng)元的電發(fā)放來誘發(fā)相應(yīng)的記憶——至少理論上如此。
　　
　　一些神經(jīng)技術(shù)專家認為，如果特定的單詞存在于大腦的特定位置（這一點仍有爭議），那么要找到這些區(qū)域，就必須依靠比腦電極帽更加精細的記錄手段。一項正在進行的有創(chuàng)式植入實驗可能會實現(xiàn)這樣精細的定位。神經(jīng)信號公司的菲利普·R·肯尼迪（PhilipR.Kennedy）和他的同事們，設(shè)計了一種可以記錄神經(jīng)元輸出活動的裝置。這種連接裝置讓中風(fēng)患者僅通過思維活動，就可以把信號發(fā)送給電腦，由電腦翻譯為元音字母，再由語音合成器發(fā)出相應(yīng)聲音，這是將來讀出思維中完整單詞的重要一步。這樣的腦機接口技術(shù)最終或許也可以用來激活單個神經(jīng)元。
　　
　　更加精細的連接可以通過納米纖維來實現(xiàn)，這些纖維直徑還不到100納米，憑借著微小尺寸和電學(xué)與機械特性方面的優(yōu)勢，可以很容易地接入單個神經(jīng)元。美國堪薩斯州立大學(xué)的李軍（JunLi）和他的同事們研制出了一個刷狀結(jié)構(gòu)的裝置，里面的納米管刷毛就是刺激神經(jīng)元或者接收神經(jīng)信號的電極。李軍預(yù)測這種刺激神經(jīng)細胞的方法，可以用來治療帕金森病或抑郁癥，或者控制假肢，甚至可以在長時間的太空飛行中用于刺激相應(yīng)的神經(jīng)來伸縮宇航員的肌肉，以阻止失重環(huán)境中發(fā)生的不可避免的肌肉萎縮。