科幻成真：通過腦機(jī)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(huì)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(jī)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M(fèi)B的文件”。
　　
　　在那個(gè)區(qū)區(qū)1MB存儲(chǔ)量都會(huì)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(shí)美國(guó)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(shí)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(shí)。在顱骨內(nèi)植入電極后，患者就可以僅靠大腦神經(jīng)信號(hào)來控制假肢。這為一項(xiàng)新的科學(xué)研究拉開了序幕，而這項(xiàng)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(hào)是從大腦向外界傳遞的。同樣，科學(xué)家也在研究電信號(hào)如何反方向傳遞，即通過電信號(hào)刺激猴子的大腦皮層，形成反饋，能讓猴子真實(shí)地感覺機(jī)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(yuǎn)呢？除了控制電腦指針或機(jī)械手外，這項(xiàng)技術(shù)能否通過某種方式，讓大腦中大約1,000億個(gè)神經(jīng)元成為一個(gè)“秘密數(shù)據(jù)庫(kù)”，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(jī)密或其他數(shù)據(jù)表格呢？
　　
　　人會(huì)變成機(jī)器嗎？
　　
　　了解神經(jīng)系統(tǒng)工作機(jī)制，實(shí)現(xiàn)大腦與機(jī)器的交互，這是一個(gè)必然的發(fā)展進(jìn)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(jì)劃明年上映的影片《奇點(diǎn)迫近》（SingularityIsNear），就是一部根據(jù)計(jì)算機(jī)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?jì)算機(jī)或機(jī)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(jí)麥克斯（MaxHeadroom），還是把人的思維全盤拷貝到一個(gè)最新款的人形機(jī)器人上，這些關(guān)于人類智慧發(fā)展超越身體極限的夢(mèng)想，其實(shí)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(yuǎn)。然而，要把人類的思維，包括我們對(duì)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(shí)世界的獨(dú)特主觀感受，全都原封不動(dòng)地復(fù)制到機(jī)器里去，似乎仍停留在科幻小說家的紙上談兵階段。
　　
　　對(duì)腦控假肢熱火朝天的宣傳，掩蓋了我們對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)工作機(jī)制的認(rèn)識(shí)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(duì)于高級(jí)認(rèn)知活動(dòng)的大腦回路幾乎一無所知。”只有了解神經(jīng)系統(tǒng)工作機(jī)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(shí)。
　　
　　那么，大腦和機(jī)器的交互到底可以實(shí)現(xiàn)些什么？從第一例腦電圖實(shí)驗(yàn)，到現(xiàn)在用思維控制機(jī)器手和電腦屏幕上的光標(biāo)，這一進(jìn)程即使達(dá)不到科茲威爾式的“奇點(diǎn)”，也至少可以往腦子里輸一些高級(jí)認(rèn)知信息，這是否一個(gè)必然的發(fā)展進(jìn)程？我們真的能把一部《戰(zhàn)爭(zhēng)與和平》輸入大腦，或者像《黑客帝國(guó)》里那樣把直升機(jī)駕駛手冊(cè)“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(guó)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(chǔ)到他的記憶中？?jī)H僅存入“see”這一個(gè)詞是不是更容易實(shí)現(xiàn)呢？
　　
　　這些不完全是學(xué)術(shù)問題，風(fēng)趣的人可能會(huì)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(huì)更容易些。即使那條通向大腦皮層的通道可能永遠(yuǎn)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(yuǎn)勝于“賽博朋客”式的娛樂。認(rèn)識(shí)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(jiǎn)單的接通大腦的裝置其實(shí)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(huì)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(hào)，從而產(chǎn)生人工聽覺。這種裝置被美國(guó)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(yù)為人類歷史上第一個(gè)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(shí)驗(yàn)室中。如果這項(xiàng)技術(shù)可行，它將會(huì)讓人類具備夜視能力。
　　
　　有些人更是雄心勃勃，計(jì)劃把亞馬遜網(wǎng)站和大腦中負(fù)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(shí)施辦法至少涉及兩個(gè)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(zhēng)與和平》轉(zhuǎn)換成神經(jīng)元之間的“語(yǔ)言”。如何才能實(shí)現(xiàn)這些技術(shù)？或許我們能從最先進(jìn)的腦機(jī)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(gè)問題，那就是是否需要把電極插入到人體組織中，這可能會(huì)是神經(jīng)植入裝置實(shí)用化的一大障礙，當(dāng)然殘疾人除外。在近一個(gè)世紀(jì)之前，人們就知道大腦的電活動(dòng)可以在不打開頭顱的條件下監(jiān)測(cè)到。一個(gè)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(hào)，從而實(shí)現(xiàn)在屏幕上打字或者瀏覽網(wǎng)頁(yè)的功能。德國(guó)蒂賓根大學(xué)的尼爾斯·拜爾博默（NielsBirbaumer）是這項(xiàng)技術(shù)的主要研究者之一，他聲稱，采用顱骨外的磁信號(hào)對(duì)大腦皮層進(jìn)行反復(fù)刺激，同時(shí)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(rèn)為，如果特定的單詞存在于大腦的特定位置（這一點(diǎn)仍有爭(zhēng)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(xì)的記錄手段。一項(xiàng)正在進(jìn)行的有創(chuàng)式植入實(shí)驗(yàn)可能會(huì)實(shí)現(xiàn)這樣精細(xì)的定位。神經(jīng)信號(hào)公司的菲利普·R·肯尼迪（PhilipR.Kennedy）和他的同事們，設(shè)計(jì)了一種可以記錄神經(jīng)元輸出活動(dòng)的裝置。這種連接裝置讓中風(fēng)患者僅通過思維活動(dòng)，就可以把信號(hào)發(fā)送給電腦，由電腦翻譯為元音字母，再由語(yǔ)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(jī)接口技術(shù)最終或許也可以用來激活單個(gè)神經(jīng)元。
　　
　　更加精細(xì)的連接可以通過納米纖維來實(shí)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(jī)械特性方面的優(yōu)勢(shì)，可以很容易地接入單個(gè)神經(jīng)元。美國(guó)堪薩斯州立大學(xué)的李軍（JunLi）和他的同事們研制出了一個(gè)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(hào)的電極。李軍預(yù)測(cè)這種刺激神經(jīng)細(xì)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(zhǎng)時(shí)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。