“大腦控制”和“控制大腦”正在成為神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域最熱門(mén)和爭(zhēng)議最多的兩個(gè)話題,，在混雜了事實(shí)與想象、夸大與批判的眾說(shuō)紛紜間,，我們離真正的“大腦-芯片”時(shí)代究竟還有多遠(yuǎn),？
最近一段時(shí)間，“大腦”和“芯片”儼然成了國(guó)外科學(xué)雜志上出現(xiàn)頻率最高的關(guān)鍵詞之一,。
先是10月號(hào)的《發(fā)現(xiàn)》（Discover）雜志,，用8頁(yè)的封面故事介紹了科學(xué)家如何通過(guò)向大腦植入芯片，試圖控制記憶,、感知和情緒的研究,。如果說(shuō)這篇報(bào)道更側(cè)重于對(duì)既有成果的梳理而非對(duì)未來(lái)的預(yù)測(cè),，那么接下來(lái)，10月中旬,，《自然》雜志網(wǎng)絡(luò)版登出了一條類(lèi)似科幻小說(shuō)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(yùn)用意念，操縱計(jì)算機(jī)和電視,。
最具轟動(dòng)性的是10月22日《連線》雜志的報(bào)道,。借諸研究者南加州大學(xué)神經(jīng)工程學(xué)研究中心主任西奧多·伯格（Theodore W. Berger）之口，《連線》作出了大膽預(yù)測(cè)：如果不出差錯(cuò),，人造“海馬”——大腦下部負(fù)責(zé)學(xué)習(xí)和記憶的重要部位——將在15年內(nèi)問(wèn)世,。在一些新聞網(wǎng)站上，這個(gè)預(yù)測(cè)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(jiàn)慣,。
社會(huì)心理學(xué)中有個(gè)著名的“六度分離”假說(shuō)，大意是最多只要通過(guò)5個(gè)中間人,，地球上任意兩個(gè)陌生人就能發(fā)生聯(lián)系,。這個(gè)假說(shuō)可以有另一番闡釋?zhuān)涸诿襟w時(shí)代，真相與謬誤間的差距,，也絕不會(huì)超過(guò)5次轉(zhuǎn)載,。只有回到最開(kāi)始的文本中，我們才能對(duì)事情的真相作一個(gè)理智的判斷,。
其實(shí)需要的可能只是一個(gè)簡(jiǎn)單計(jì)算,。人的大腦每秒鐘至少能夠進(jìn)行10的42次方次運(yùn)算，超過(guò)目前性能最優(yōu)秀的超級(jí)計(jì)算機(jī)1000倍,。即使摩爾定律在未來(lái)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(jì)算機(jī)，仍然是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn),。更何況,，就算是硬件條件具備，鑒于科學(xué)家對(duì)大腦如何處理信息的認(rèn)識(shí),，仍然停留在一個(gè)相當(dāng)原始的階段上,，這如同尚未掌握編程語(yǔ)言，便奢談操作系統(tǒng)和編制多種任務(wù)處理軟件,，又何足為信,？
大約在兩年以前，紐約州立大學(xué)的科學(xué)家們?cè)?jīng)完成了一項(xiàng)引起許多爭(zhēng)議的研究。他們向老鼠的大腦中植入了可以無(wú)線遙控的電極,，能夠刺激負(fù)責(zé)胡須觸覺(jué)的大腦皮層細(xì)胞,，并通過(guò)連帶刺激老鼠大腦中的快感中心，強(qiáng)化前一種信號(hào),。這樣,，在一臺(tái)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(chē)”,，前后左右,，無(wú)不遵令而為。
雖然這僅是一項(xiàng)以老鼠為對(duì)象的研究,，善于生發(fā)的評(píng)論家很快就把問(wèn)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(yīng)運(yùn)而生憂心忡忡的,。具諷刺意味的是,，這項(xiàng)研究其實(shí)只是對(duì)1964年一項(xiàng)類(lèi)似研究的重復(fù)。40年前,，耶魯大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家何塞·德?tīng)柤佣啵↗ose Delgado）曾在西班牙斗牛場(chǎng)上進(jìn)行過(guò)一次著名的表演,。當(dāng)他面對(duì)一頭飛速?zèng)_來(lái)的斗牛，不慌不忙地按下手中的無(wú)線電發(fā)射器按鈕時(shí),，那只大腦中植有電極的公牛頓時(shí)停了下來(lái),。而當(dāng)他按下另一個(gè)按鈕，公牛順從地掉頭向右,，一溜煙地跑開(kāi)了,。
隨后出版的《紐約時(shí)報(bào)》曾經(jīng)對(duì)這一表演贊嘆不已，認(rèn)為它拉開(kāi)了人類(lèi)從外部控制大腦及動(dòng)物行為的序幕,。但事實(shí)上,，幾十年后，仍然在進(jìn)行相關(guān)研究的德?tīng)柤佣鄥s坦承,，這種技術(shù)依然很不可靠,，而且很難進(jìn)行精確的控制。道理很簡(jiǎn)單：讓一個(gè)孩子不去碰一支蠟筆,，遠(yuǎn)比讓他拿起蠟筆畫(huà)一幅畫(huà)簡(jiǎn)單得多。一切問(wèn)題的關(guān)鍵,，就在人類(lèi)仍然所知甚微的“大腦編碼的秘密”,。
幾十年前,，神經(jīng)學(xué)家們還認(rèn)為，大腦的編碼是相當(dāng)簡(jiǎn)單的,。根據(jù)英國(guó)生理學(xué)家埃德加·阿德里安（Edgar Adrian）上世紀(jì)30年代的研究,，研究者們一直認(rèn)為,，控制大腦只是一個(gè)關(guān)系到向大腦中的哪一簇細(xì)胞給予多大強(qiáng)度的電流刺激的簡(jiǎn)單問(wèn)題。然而,，近來(lái)的研究卻推翻了該理論中作為基礎(chǔ)的兩個(gè)假設(shè):首先,，神經(jīng)元并不僅能完成一項(xiàng)任務(wù)，而是在整個(gè)生命過(guò)程中不斷發(fā)生改變,。就像人無(wú)法先后兩次跨進(jìn)同一條河流,，同一個(gè)位置的神經(jīng)細(xì)胞也可能隨著時(shí)間的改變肩負(fù)起不同的使命。其次,，神經(jīng)沖動(dòng)可能并不是大腦細(xì)胞傳遞消息的惟一途徑,。真正有效的信號(hào)常常伴隨著眾多的“噪聲”和無(wú)用信息，但正如遺傳學(xué)家們已經(jīng)發(fā)現(xiàn),，所謂的垃圾DNA實(shí)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(kāi),。
在這些新的研究基礎(chǔ)上,，研究者們提出了許多新假說(shuō),。為假說(shuō)提供佐證的，是一系列進(jìn)一步的試驗(yàn)室研究,?？刂拼竽X和大腦控制是這些研究的兩個(gè)主要方向，前者試圖通過(guò)掌握和模擬大腦的編碼,，強(qiáng)化或彌補(bǔ)大腦的某些功能；后者則希望通過(guò)感受器捕捉并轉(zhuǎn)化固定的編碼信息,，從而實(shí)現(xiàn)腦與計(jì)算機(jī)或智能設(shè)備間的交互。
宣稱(chēng)在15年內(nèi)制造出人造“海馬”的西奧多·伯格可以被稱(chēng)為前一派的領(lǐng)軍人物,。在他的領(lǐng)導(dǎo)下,，南加州大學(xué)、肯塔基大學(xué)和威克夫斯特大學(xué)的六個(gè)實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)合作制造出了能夠95%準(zhǔn)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?yàn)槟X外傷、癲癇和老年性癡呆癥而受損時(shí),，人就會(huì)失去儲(chǔ)存長(zhǎng)期記憶的能力,。通過(guò)隨機(jī)刺激保存在營(yíng)養(yǎng)劑中的老鼠大腦“海馬”切片，記錄其輸出信號(hào)的模式,，研究小組已經(jīng)掌握了用數(shù)學(xué)公式轉(zhuǎn)換外界刺激與神經(jīng)元反應(yīng)的訣竅,。這正是一切問(wèn)題的關(guān)鍵。研究者預(yù)計(jì),，在兩三年內(nèi),，將能夠完成對(duì)老鼠的活體實(shí)驗(yàn)，7到8年內(nèi)完成猴子試驗(yàn),，在10年內(nèi)進(jìn)入臨床,。不過(guò)，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(xué)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(lǐng)域，最新取得突破的是以匹茲堡大學(xué)教授安德魯·施瓦茨（Andrew Schwartz）為首的研究小組,。他們?cè)诤镒由砩线M(jìn)行的試驗(yàn)顯示,，植入猴子大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)的電極能夠監(jiān)測(cè)到手臂做特定運(yùn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的信號(hào)（經(jīng)特定算法處理），這些同樣的信號(hào)再經(jīng)算法處理后,，可以使機(jī)械手臂做出同樣的動(dòng)作,。如果猴子的手臂被綁住，經(jīng)過(guò)一些訓(xùn)練后,，猴子能學(xué)會(huì)運(yùn)用意念控制機(jī)械手臂,，雖然使用另外一套完全不同的神經(jīng)信號(hào)。這個(gè)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(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變,。據(jù)《自然》雜志報(bào)道，美國(guó)公司Cyberkinetics成功使癱瘓者運(yùn)用意念控制計(jì)算機(jī)的芯片“大腦之門(mén)”（BrainGate）,，其原理便與施瓦茨研究小組如出一轍,。
即便越來(lái)越多的研究者開(kāi)始把目標(biāo)放低，關(guān)注解決具體的實(shí)際問(wèn)題,，又加上成功的案例不斷出現(xiàn)，現(xiàn)在就為“大腦-芯片時(shí)代”的到來(lái)歡呼還是為時(shí)過(guò)早。雖然存在種種優(yōu)點(diǎn),，但向大腦植入芯片有其無(wú)法回避的技術(shù)問(wèn)題,。在過(guò)去的十幾年中，科學(xué)家已經(jīng)能制造出體積足夠微小,、包含幾百個(gè)甚至是上萬(wàn)個(gè)電極的芯片,，其中每個(gè)電極都能監(jiān)測(cè)到一個(gè)神經(jīng)元的活動(dòng)。然而,，頭骨鉆孔和植入電極有感染和損傷大腦的危險(xiǎn),，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(yàn)顯示,，由100個(gè)電極組成的芯片，常常只有不到50個(gè)電極能夠發(fā)揮作用,。
大腦植入芯片的倡導(dǎo)者們寄希望于技術(shù)進(jìn)步來(lái)消除芯片的這些問(wèn)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(xiàng)技術(shù)專(zhuān)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(gè)傳導(dǎo)螺釘，就能讀取大腦中特定區(qū)域的編碼信息,。此外,，應(yīng)用大腦掃描技術(shù)也是未來(lái)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(gè)人腦中真正想法的嘗試一度引起了很大的轟動(dòng),。已經(jīng)有眾多專(zhuān)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(kù),，很可能成為開(kāi)啟大腦之門(mén)最后的一把金鑰匙,。
