數(shù)周之前，Ray Kurzweil 曾經(jīng)預(yù)測(cè)到 2030 年代，納米機(jī)器人將會(huì)幫助我們將大腦與云計(jì)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(lái)討論一下當(dāng)下正在發(fā)生的事情。在過(guò)去的數(shù)十年間，數(shù)十億美元的資金被投入到三個(gè)研究領(lǐng)域：神經(jīng)假體、腦機(jī)接口和光遺傳學(xué)，這三個(gè)研究領(lǐng)域已經(jīng)正在改變?nèi)祟?，并且解決了很多困擾人類自然進(jìn)化過(guò)程的問(wèn)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(lái)有可能產(chǎn)生顛覆性影響的應(yīng)用。
神經(jīng)假體、腦機(jī)接口和光遺傳學(xué)
你的大腦包含上千億個(gè)神經(jīng)元細(xì)胞，這些細(xì)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(shí)候，這些系統(tǒng)也會(huì)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(lái)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(shí)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(shí)開始，全世界已經(jīng)有超過(guò) 35 萬(wàn)只人工耳蝸被植入到聾人耳朵中，幫助他們恢復(fù)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(shuō)的腦機(jī)接口（BCI）領(lǐng)域：大腦（中樞神經(jīng)系統(tǒng) CNS）與外部計(jì)算設(shè)備之間的直接通訊方式。
腦機(jī)接口領(lǐng)域的愿景是通過(guò)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(fù)人類的認(rèn)知。如何實(shí)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(dǎo)線和神經(jīng)元與粘連到大腦中的金屬細(xì)針微觀陣列相連接，通過(guò)電刺激神經(jīng)元，或者當(dāng)它們被激發(fā)的時(shí)候，測(cè)量神經(jīng)元的電勢(shì)。第二種方法則是更加有趣的“光遺傳學(xué)”——用光來(lái)控制神經(jīng)元。通過(guò)這種機(jī)制，我們可以將一個(gè)光敏分子植入到神經(jīng)元的表面，然后這個(gè)光敏分子就可以允許外部使用者通過(guò)一定頻率的脈沖光來(lái)觸發(fā)或者禁止神經(jīng)元的激發(fā)狀態(tài)。
目前腦機(jī)接口領(lǐng)域和神經(jīng)假體領(lǐng)域都還處于初始階段。通過(guò)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(lái)的可能性。
當(dāng)前的應(yīng)用：
1、看見：大約有 70 位盲人進(jìn)行了 3 個(gè)小時(shí)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(guò)數(shù)據(jù)線上的微型計(jì)算機(jī)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(gè)電極?！彪m然要想完全恢復(fù)視力還有很長(zhǎng)的路要走，但是使用攝像頭來(lái)增強(qiáng)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(guò)去的 60 年間，全球已經(jīng)有超過(guò) 35 萬(wàn)只人工耳蝸被植入到很多聾人耳朵中。麥克風(fēng)可以從周圍環(huán)境中收錄聲音，并且將信號(hào)傳送給語(yǔ)音處理器，然后傳送器可以將信號(hào)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(guò)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(xué)）都在努力探索如何使用光遺傳學(xué)來(lái)“關(guān)閉”人類對(duì)于慢性疼痛的感知，而這一切只用按下對(duì)準(zhǔn)患者皮膚的強(qiáng)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(fèi)用達(dá)到了 6350 億美元。
4、運(yùn)動(dòng)/意念：15 至 20 位癱瘓病人已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了將植入物植入到運(yùn)動(dòng)皮層（大腦中可以控制運(yùn)動(dòng)的部分）中，從而使得他們可以控制外部的機(jī)器手臂；更神奇的是，通過(guò)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(xué)來(lái)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(xué)的一名研究人員正在研究幫助癲癇患者恢復(fù)記憶的方法，他希望在患者的海馬體中植入計(jì)算機(jī)芯片，從而可以對(duì)患者的記憶進(jìn)行編碼和訪問(wèn)。
7、焦慮：斯坦福大學(xué) Karl Deisseroth 及其同事“發(fā)現(xiàn)了杏仁體（大腦中的一個(gè)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(dòng)物的焦慮情緒?！蓖ㄟ^(guò)光遺傳學(xué)，我們可以將這個(gè)回路關(guān)閉，從而控制這些情緒。
未來(lái)我們能夠進(jìn)行的應(yīng)用領(lǐng)域可以說(shuō)是令人非常興奮的。
未來(lái)——腦研究何去何從
正如神經(jīng)學(xué)家 David Eagleman 最近在 TED 上指出的那樣，我們關(guān)于現(xiàn)實(shí)的體驗(yàn)被我們的生物特征所制約了。而當(dāng)我們開發(fā)新的方法來(lái)將新的信號(hào)或者計(jì)算能力傳遞給大腦時(shí)，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(jìn)入股票市場(chǎng)，并且可以感知市場(chǎng)走向）。我們可以開發(fā)無(wú)線的、腦對(duì)腦的交流方式（即人造心靈感應(yīng)），并且通過(guò)思考的方式將信息傳遞給其他人。
我們的大腦就是一個(gè)平臺(tái)，新的應(yīng)用機(jī)會(huì)永無(wú)止境。這些應(yīng)用將會(huì)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(yù)測(cè)的那樣，一旦我們將我們的大腦皮層與云計(jì)算相連接，也許我們將會(huì)成為一類遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)“人類”的物種。