數(shù)周之前，Ray Kurzweil 曾經(jīng)預測到 2030 年代，納米機器人將會幫助我們將大腦與云計算相連接，從而將生物體與數(shù)字世界相連接。今天讓我們來討論一下當下正在發(fā)生的事情。在過去的數(shù)十年間，數(shù)十億美元的資金被投入到三個研究領(lǐng)域：神經(jīng)假體、腦機接口和光遺傳學，這三個研究領(lǐng)域已經(jīng)正在改變?nèi)祟悾⑶医鉀Q了很多困擾人類自然進化過程的問題。該文章是關(guān)于這些領(lǐng)域的最新發(fā)展，涵蓋了目前最讓人振奮的應(yīng)用和未來有可能產(chǎn)生顛覆性影響的應(yīng)用。

　　神經(jīng)假體、腦機接口和光遺傳學

　　你的大腦包含上千億個神經(jīng)元細胞，這些細胞塑造了現(xiàn)在的你，并且控制著你的行為、思考和感覺。結(jié)合你的感覺器官（例如眼睛、耳朵），這些系統(tǒng)決定了你如何感知世界。有時候，這些系統(tǒng)也會失效，這也是神經(jīng)假體存在的意義。

　　“神經(jīng)假體”（Neuroprosthetics）指的是使用電子設(shè)備來替換受損神經(jīng)系統(tǒng)或者感覺器官的功能?！吧窠?jīng)假體”的概念已經(jīng)存在一段時間——第一只人工耳蝸出現(xiàn)在 1957 年，旨在幫助聾人聽到聲音。自從那時開始，全世界已經(jīng)有超過 35 萬只人工耳蝸被植入到聾人耳朵中，幫助他們恢復了聽覺，并且極大地提高了他們的生活質(zhì)量。但是這樣的人工耳蝸的植入僅僅是涉及到了研究所說的腦機接口（BCI）領(lǐng)域：大腦（中樞神經(jīng)系統(tǒng) CNS）與外部計算設(shè)備之間的直接通訊方式。

　　腦機接口領(lǐng)域的愿景是通過將數(shù)字世界與中樞神經(jīng)系統(tǒng)相連接，從而增加或修復人類的認知。如何實現(xiàn)與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的連接是非常有趣的部分。通常有兩種方法，一種方法是將導線和神經(jīng)元與粘連到大腦中的金屬細針微觀陣列相連接，通過電刺激神經(jīng)元，或者當它們被激發(fā)的時候，測量神經(jīng)元的電勢。第二種方法則是更加有趣的“光遺傳學”——用光來控制神經(jīng)元。通過這種機制，我們可以將一個光敏分子植入到神經(jīng)元的表面，然后這個光敏分子就可以允許外部使用者通過一定頻率的脈沖光來觸發(fā)或者禁止神經(jīng)元的激發(fā)狀態(tài)。

　　目前腦機接口領(lǐng)域和神經(jīng)假體領(lǐng)域都還處于初始階段。通過以下的一些例子，我們可以看到這些技術(shù)可能的應(yīng)用領(lǐng)域，也可以幫助我們理解這些技術(shù)未來的可能性。

　　當前的應(yīng)用：

　　1、看見：大約有 70 位盲人進行了 3 個小時左右的視網(wǎng)膜植入手術(shù)。正如所描述的那樣，“眼鏡式鏡頭可以拍攝圖像數(shù)據(jù)；然后這些圖像數(shù)據(jù)經(jīng)過數(shù)據(jù)線上的微型計算機處理后，相應(yīng)的信息可以發(fā)送到神經(jīng)刺激陣列上，該陣列被植入到視網(wǎng)膜上，包含 60 個電極?！彪m然要想完全恢復視力還有很長的路要走，但是使用攝像頭來增強或者替代失效的光感受器還是非常有前途的。

　　2、聽見：正如前文提到，在過去的 60 年間，全球已經(jīng)有超過 35 萬只人工耳蝸被植入到很多聾人耳朵中。麥克風可以從周圍環(huán)境中收錄聲音，并且將信號傳送給語音處理器，然后傳送器可以將信號轉(zhuǎn)換為電脈沖。電極陣列可以將這些脈沖傳送到聽覺神經(jīng)的不同區(qū)域，從而使得我們可以繞過耳朵中發(fā)生故障的地方，聽到聲音。

　　3、感受疼痛：許多公司和研究小組（包括斯坦福大學）都在努力探索如何使用光遺傳學來“關(guān)閉”人類對于慢性疼痛的感知，而這一切只用按下對準患者皮膚的強光手電筒按鈕即可。疼痛是人們?nèi)タ瘁t(yī)生的主要原因，每年相應(yīng)的費用達到了 6350 億美元。

　　4、運動/意念：15 至 20 位癱瘓病人已經(jīng)實現(xiàn)了將植入物植入到運動皮層（大腦中可以控制運動的部分）中，從而使得他們可以控制外部的機器手臂；更神奇的是，通過刺激植入肢體中的電極，甚至可以使得癱瘓肢體重新具有活力。

　　5、饑餓：和疼痛一樣，饑餓是一種感覺。斯坦福的研究人員正在探索如何使用光遺傳學來調(diào)節(jié)迷走神經(jīng)的刺激，從而抑制饑餓感。

　　6、記憶：南加州大學的一名研究人員正在研究幫助癲癇患者恢復記憶的方法，他希望在患者的海馬體中植入計算機芯片，從而可以對患者的記憶進行編碼和訪問。

　　7、焦慮：斯坦福大學 Karl Deisseroth 及其同事“發(fā)現(xiàn)了杏仁體（大腦中的一個部分，是恐懼、侵略行為和其他基本情緒的中樞）中存在特殊的電路，有望調(diào)節(jié)嚙齒動物的焦慮情緒?！蓖ㄟ^光遺傳學，我們可以將這個回路關(guān)閉，從而控制這些情緒。

　　未來我們能夠進行的應(yīng)用領(lǐng)域可以說是令人非常興奮的。

　　未來——腦研究何去何從

　　正如神經(jīng)學家 David Eagleman 最近在 TED 上指出的那樣，我們關(guān)于現(xiàn)實的體驗被我們的生物特征所制約了。而當我們開發(fā)新的方法來將新的信號或者計算能力傳遞給大腦時，這一切都將發(fā)生改變。我們可以增加新的感覺（想象一下你可以進入股票市場，并且可以感知市場走向）。我們可以開發(fā)無線的、腦對腦的交流方式（即人造心靈感應(yīng)），并且通過思考的方式將信息傳遞給其他人。

　　我們的大腦就是一個平臺，新的應(yīng)用機會永無止境。這些應(yīng)用將會挑戰(zhàn)人類的概念，即身為人類究竟意味著什么。正如 Ray Kurzweil 預測的那樣，一旦我們將我們的大腦皮層與云計算相連接，也許我們將會成為一類遠遠超過“人類”的物種。