科幻成真：通過(guò)腦機接口黑掉你的大腦

誕生于上世紀80年代的“賽博朋客”（cyberpunk）科幻小說(shuō)中，經(jīng)常會(huì )出現所謂的“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(shuō)改編的、讓人看過(guò)就忘的電影《捍衛機密》（JohnnyMnemonic）中，主演基努·里維斯（KeanuReeves）所宣稱(chēng)的那樣：“我往腦子里存了幾百MB的文件”。
　　
　　在那個(gè)區區1MB存儲量都會(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，天才生物醫學(xué)工程師們稍加努力便能做到。雖然當時(shí)美國麻省理工學(xué)院和加州理工學(xué)院還未能開(kāi)發(fā)出此類(lèi)植入裝置，但杰出的科幻小說(shuō)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，甚至在我們的有生之年就可能見(jiàn)到。
　　
　　在過(guò)去十年間，科幻作品中描述的那些技術(shù)，陸續成為了現實(shí)。在顱骨內植入電極后，患者就可以?xún)H靠大腦神經(jīng)信號來(lái)控制假肢。這為一項新的科學(xué)研究拉開(kāi)了序幕，而這項研究的最終目的是，繞開(kāi)由于肌萎性脊髓側索硬化癥（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(guò)電信號刺激猴子的大腦皮層，形成反饋，能讓猴子真實(shí)地感覺(jué)機器手臂在觸摸的東西。
　　
　　不過(guò)，在制造大腦和神經(jīng)系統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(guò)某種方式，讓大腦中大約1,000億個(gè)神經(jīng)元成為一個(gè)“秘密數據庫”，就像吉布森小說(shuō)中的情節那樣，用來(lái)存放偷來(lái)的工業(yè)機密或其他數據表格呢？
　　
　　人會(huì )變成機器嗎？
　　
　　了解神經(jīng)系統工作機制，實(shí)現大腦與機器的交互，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(lái)學(xué)家，作為最初賽博朋客傳統的拙劣繼承者，已經(jīng)開(kāi)始積極涉足神經(jīng)技術(shù)。計劃明年上映的影片《奇點(diǎn)迫近》（SingularityIsNear），就是一部根據計算機科學(xué)家雷·科茲威爾（RayKurzweil）的想法改編而成的紀錄片�？破澩�爾假設，把大腦中的內容全部數字化，并傳輸到計算機或機器人中。
　　
　　無(wú)論是上世紀80年代英美電視節目中的著(zhù)名虛擬人物超級麥克斯（MaxHeadroom），還是把人的思維全盤(pán)拷貝到一個(gè)最新款的人形機器人上，這些關(guān)于人類(lèi)智慧發(fā)展超越身體極限的夢(mèng)想，其實(shí)和勒內·笛卡爾（RenéDescartes）在17世紀關(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(lèi)的思維，包括我們對旭日東升的感受、飄忽不定的思緒，以及其他構成我們意識世界的獨特主觀(guān)感受，全都原封不動(dòng)地復制到機器里去，似乎仍停留在科幻小說(shuō)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(shuō)：“我們對于高級認知活動(dòng)的大腦回路幾乎一無(wú)所知。”只有了解神經(jīng)系統工作機制，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實(shí)。
　　
　　那么，大腦和機器的交互到底可以實(shí)現些什么？從第一例腦電圖實(shí)驗，到現在用思維控制機器手和電腦屏幕上的光標，這一進(jìn)程即使達不到科茲威爾式的“奇點(diǎn)”，也至少可以往腦子里輸一些高級認知信息，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？能不能在當事人毫無(wú)察覺(jué)的情況下，把“SeeSpotrun”（美國一部喜劇電影的名字，本意是看見(jiàn)一只叫“Spot”的小狗在跑——譯者注）這句話(huà)存儲到他的記憶中？?jì)H僅存入“see”這一個(gè)詞是不是更容易實(shí)現呢？
　　
　　這些不完全是學(xué)術(shù)問(wèn)題，風(fēng)趣的人可能會(huì )調侃，還不如去買(mǎi)一副老花鏡，用傳統的閱讀方法來(lái)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只存在于科幻小說(shuō)中，理解光子、聲波、氣味分子和皮膚壓力轉變?yōu)槲覀兇竽X中永久記憶的過(guò)程，意義也遠勝于“賽博朋客”式的娛樂(lè )。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(jiǎn)單的接通大腦的裝置其實(shí)已經(jīng)存在于成千上萬(wàn)人的顱骨內。耳聾患者和聽(tīng)力重度受損的患者會(huì )植入人工耳蝸（cochlea），把麥克風(fēng)采集到的聲音轉化為刺激聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)的信號，從而產(chǎn)生人工聽(tīng)覺(jué)。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(yù)為人類(lèi)歷史上第一個(gè)成功的神經(jīng)修復裝置。用作人工視網(wǎng)膜的電極陣列也已經(jīng)出現在實(shí)驗室中。如果這項技術(shù)可行，它將會(huì )讓人類(lèi)具備夜視能力。
　　
　　有些人更是雄心勃勃，計劃把亞馬遜網(wǎng)站和大腦中負責記憶形成的神經(jīng)結構——海馬直接相連，但所需要的技術(shù)目前還沒(méi)有出現。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，能夠把數字版本的《戰爭與和平》轉換成神經(jīng)元之間的“語(yǔ)言”。如何才能實(shí)現這些技術(shù)？或許我們能從最先進(jìn)的腦機接口（brain-machineinterface）研究中找到一些線(xiàn)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(guò)控制特定區域神經(jīng)元的激活來(lái)誘發(fā)相應的記憶。
　　
　　把文字輸入大腦需要考慮一個(gè)問(wèn)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，當然殘疾人除外。在近一個(gè)世紀之前，人們就知道大腦的電活動(dòng)可以在不打開(kāi)頭顱的條件下監測到。一個(gè)看似鑲嵌著(zhù)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(shí)現在屏幕上打字或者瀏覽網(wǎng)頁(yè)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(chēng)，采用顱骨外的磁信號對大腦皮層進(jìn)行反復刺激，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(lái)，就可以通過(guò)控制特定區域神經(jīng)元的電發(fā)放來(lái)誘發(fā)相應的記憶——至少理論上如此。
　　
　　一些神經(jīng)技術(shù)專(zhuān)家認為，如果特定的單詞存在于大腦的特定位置（這一點(diǎn)仍有爭議），那么要找到這些區域，就必須依靠比腦電極帽更加精細的記錄手段。一項正在進(jìn)行的有創(chuàng )式植入實(shí)驗可能會(huì )實(shí)現這樣精細的定位。神經(jīng)信號公司的菲利普·R·肯尼迪（PhilipR.Kennedy）和他的同事們，設計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(guò)思維活動(dòng)，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(yǔ)音合成器發(fā)出相應聲音，這是將來(lái)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(lái)激活單個(gè)神經(jīng)元。
　　
　　更加精細的連接可以通過(guò)納米纖維來(lái)實(shí)現，這些纖維直徑還不到100納米，憑借著(zhù)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(gè)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(gè)刷狀結構的裝置，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。李軍預測這種刺激神經(jīng)細胞的方法，可以用來(lái)治療帕金森病或抑郁癥，或者控制假肢，甚至可以在長(cháng)時(shí)間的太空飛行中用于刺激相應的神經(jīng)來(lái)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。