“大腦控制”和“控制大腦”正在成為神經(jīng)科學領域最熱門和爭議最多的兩個話題,，在混雜了事實與想象、夸大與批判的眾說紛紜間,，我們離真正的“大腦-芯片”時代究竟還有多遠,？
最近一段時間，“大腦”和“芯片”儼然成了國外科學雜志上出現(xiàn)頻率最高的關(guān)鍵詞之一,。
先是10月號的《發(fā)現(xiàn)》（Discover）雜志,，用8頁的封面故事介紹了科學家如何通過向大腦植入芯片，試圖控制記憶,、感知和情緒的研究,。如果說這篇報道更側(cè)重于對既有成果的梳理而非對未來的預測，那么接下來，10月中旬,，《自然》雜志網(wǎng)絡版登出了一條類似科幻小說中情節(jié)的新聞——一位四肢癱瘓的病人在大腦被植入芯片后,，已經(jīng)可以成功地運用意念，操縱計算機和電視,。
最具轟動性的是10月22日《連線》雜志的報道,。借諸研究者南加州大學神經(jīng)工程學研究中心主任西奧多·伯格（Theodore W. Berger）之口，《連線》作出了大膽預測：如果不出差錯,，人造“海馬”——大腦下部負責學習和記憶的重要部位——將在15年內(nèi)問世,。在一些新聞網(wǎng)站上，這個預測被以訛傳訛地演繹為——不出15年,，人造大腦將可能像人造乳房一樣司空見慣,。
社會心理學中有個著名的“六度分離”假說，大意是最多只要通過5個中間人,，地球上任意兩個陌生人就能發(fā)生聯(lián)系,。這個假說可以有另一番闡釋：在媒體時代，真相與謬誤間的差距,，也絕不會超過5次轉(zhuǎn)載,。只有回到最開始的文本中，我們才能對事情的真相作一個理智的判斷,。
其實需要的可能只是一個簡單計算,。人的大腦每秒鐘至少能夠進行10的42次方次運算，超過目前性能最優(yōu)秀的超級計算機1000倍,。即使摩爾定律在未來15年內(nèi)繼續(xù)適用,，在那之前造出可以同大腦相媲美的計算機，仍然是一個巨大的挑戰(zhàn),。更何況,，就算是硬件條件具備，鑒于科學家對大腦如何處理信息的認識,，仍然停留在一個相當原始的階段上,，這如同尚未掌握編程語言，便奢談操作系統(tǒng)和編制多種任務處理軟件,，又何足為信,？
大約在兩年以前，紐約州立大學的科學家們曾經(jīng)完成了一項引起許多爭議的研究,。他們向老鼠的大腦中植入了可以無線遙控的電極,，能夠刺激負責胡須觸覺的大腦皮層細胞，并通過連帶刺激老鼠大腦中的快感中心,，強化前一種信號,。這樣,，在一臺筆記本電腦的控制下，這些老鼠就成了活生生的“遙控小汽車”,，前后左右,，無不遵令而為。
雖然這僅是一項以老鼠為對象的研究,，善于生發(fā)的評論家很快就把問題上升到了人的層面上,。有從倫理角度做文章的，也有為“大腦黑客”的應運而生憂心忡忡的,。具諷刺意味的是,，這項研究其實只是對1964年一項類似研究的重復。40年前,，耶魯大學的神經(jīng)學家何塞·德爾加多（Jose Delgado）曾在西班牙斗牛場上進行過一次著名的表演,。當他面對一頭飛速沖來的斗牛，不慌不忙地按下手中的無線電發(fā)射器按鈕時,，那只大腦中植有電極的公牛頓時停了下來,。而當他按下另一個按鈕，公牛順從地掉頭向右,，一溜煙地跑開了,。
隨后出版的《紐約時報》曾經(jīng)對這一表演贊嘆不已，認為它拉開了人類從外部控制大腦及動物行為的序幕,。但事實上,，幾十年后，仍然在進行相關(guān)研究的德爾加多卻坦承,，這種技術(shù)依然很不可靠,，而且很難進行精確的控制。道理很簡單：讓一個孩子不去碰一支蠟筆,，遠比讓他拿起蠟筆畫一幅畫簡單得多,。一切問題的關(guān)鍵,，就在人類仍然所知甚微的“大腦編碼的秘密”,。
幾十年前，神經(jīng)學家們還認為,，大腦的編碼是相當簡單的,。根據(jù)英國生理學家埃德加·阿德里安（Edgar Adrian）上世紀30年代的研究，研究者們一直認為,，控制大腦只是一個關(guān)系到向大腦中的哪一簇細胞給予多大強度的電流刺激的簡單問題,。然而，近來的研究卻推翻了該理論中作為基礎的兩個假設:首先,，神經(jīng)元并不僅能完成一項任務,，而是在整個生命過程中不斷發(fā)生改變,。就像人無法先后兩次跨進同一條河流，同一個位置的神經(jīng)細胞也可能隨著時間的改變肩負起不同的使命,。其次,，神經(jīng)沖動可能并不是大腦細胞傳遞消息的惟一途徑。真正有效的信號常常伴隨著眾多的“噪聲”和無用信息,，但正如遺傳學家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),，所謂的垃圾DNA實際上也具有某些隱藏的功能，這些噪聲的秘密,，至今尚未能被解開,。
在這些新的研究基礎上，研究者們提出了許多新假說,。為假說提供佐證的,，是一系列進一步的試驗室研究?？刂拼竽X和大腦控制是這些研究的兩個主要方向,，前者試圖通過掌握和模擬大腦的編碼，強化或彌補大腦的某些功能,；后者則希望通過感受器捕捉并轉(zhuǎn)化固定的編碼信息,，從而實現(xiàn)腦與計算機或智能設備間的交互。
宣稱在15年內(nèi)制造出人造“海馬”的西奧多·伯格可以被稱為前一派的領軍人物,。在他的領導下,，南加州大學、肯塔基大學和威克夫斯特大學的六個實驗室已經(jīng)合作制造出了能夠95%準確地模擬老鼠大腦功能的硅晶片,。我們知道,，大腦中的海馬部位因為腦外傷、癲癇和老年性癡呆癥而受損時,，人就會失去儲存長期記憶的能力,。通過隨機刺激保存在營養(yǎng)劑中的老鼠大腦“海馬”切片，記錄其輸出信號的模式,，研究小組已經(jīng)掌握了用數(shù)學公式轉(zhuǎn)換外界刺激與神經(jīng)元反應的訣竅,。這正是一切問題的關(guān)鍵。研究者預計,，在兩三年內(nèi),，將能夠完成對老鼠的活體實驗，7到8年內(nèi)完成猴子試驗,，在10年內(nèi)進入臨床,。不過，制造出一種可以用的芯片和制造出一種有用的芯片是完全不同的兩回事,，波士頓大學的諾伯特·方?。∟orbert Fortin）指出,，從老鼠到人，每一步都將面臨著眾多的變數(shù),。
在大腦控制領域,，最新取得突破的是以匹茲堡大學教授安德魯·施瓦茨（Andrew Schwartz）為首的研究小組。他們在猴子身上進行的試驗顯示,，植入猴子大腦皮層運動區(qū)的電極能夠監(jiān)測到手臂做特定運動時發(fā)出的信號（經(jīng)特定算法處理）,，這些同樣的信號再經(jīng)算法處理后，可以使機械手臂做出同樣的動作,。如果猴子的手臂被綁住,，經(jīng)過一些訓練后，猴子能學會運用意念控制機械手臂,，雖然使用另外一套完全不同的神經(jīng)信號,。這個結(jié)果與另外的一些研究不謀而合：在不同情況下，神經(jīng)元的編碼方式也會發(fā)生轉(zhuǎn)變,。據(jù)《自然》雜志報道,，美國公司Cyberkinetics成功使癱瘓者運用意念控制計算機的芯片“大腦之門”（BrainGate），其原理便與施瓦茨研究小組如出一轍,。
即便越來越多的研究者開始把目標放低,，關(guān)注解決具體的實際問題，又加上成功的案例不斷出現(xiàn),，現(xiàn)在就為“大腦-芯片時代”的到來歡呼還是為時過早,。雖然存在種種優(yōu)點，但向大腦植入芯片有其無法回避的技術(shù)問題,。在過去的十幾年中,，科學家已經(jīng)能制造出體積足夠微小、包含幾百個甚至是上萬個電極的芯片,，其中每個電極都能監(jiān)測到一個神經(jīng)元的活動,。然而，頭骨鉆孔和植入電極有感染和損傷大腦的危險,，因此,，目前還不允許向健康人大腦中植入電極。其次,，雖然芯片中電極的數(shù)量顯著增加,，但并不是所有電極都能一直接觸到神經(jīng)元。試驗顯示,，由100個電極組成的芯片，常常只有不到50個電極能夠發(fā)揮作用,。
大腦植入芯片的倡導者們寄希望于技術(shù)進步來消除芯片的這些問題,，但也有人另辟蹊徑,。一家位于亞特蘭大的公司Neural Signals已經(jīng)獲得一項技術(shù)專利，不需要向大腦中植入與神經(jīng)元直接接觸的芯片,，只要在頭骨下安置一個傳導螺釘,，就能讀取大腦中特定區(qū)域的編碼信息。此外,，應用大腦掃描技術(shù)也是未來的發(fā)展方向之一,。去年，用核磁共振成像儀和腦電圖讀出一個人腦中真正想法的嘗試一度引起了很大的轟動,。已經(jīng)有眾多專家指出,，配合特定算法和海量數(shù)據(jù)的大腦掃描數(shù)據(jù)庫，很可能成為開啟大腦之門最后的一把金鑰匙,。
