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神经技术: 下一个前沿

脑机接口可能会改变对人的定义。

人们常用“具变革性”来宣传某种技术。对威廉·科切瓦尔(William Kochevar)来说,这个词并无夸张。一次自行车事故后,科切瓦尔自肩部以下瘫痪,但还是能自己用手吃饭。这个非凡的成就部分要归功于植入他右臂用来刺激肌肉的电极,但真正施展魔力的还在更高的部位:科切瓦尔可以用意念控制手臂。他移动手臂的意图反映在他大脑运动皮层的神经活动中,而他大脑中的植入物会探测到这些信号并将之转化成指令,激活他手臂里的电极。

用这种方式解码思想听起来可能像科幻小说。但是像科切瓦尔使用的“脑门”(BrainGate)系统之类的脑机接口证明思维控制的确可以实现。研究人员仅凭人们的神经活动就能知道他们听到了哪些词语、看到了哪些图像。信息还可以经编码用于刺激大脑。超过30万人已经植入了人工耳蜗,这种装置把声音转换成电信号,再将信号传入大脑,帮助人们听到声音。科学家还曾将数据“注射”到猴子的大脑里,通过电脉冲命令它们做出动作。

脑机接口的研究进程正在加快,并且越来越雄心勃勃。美国军方和硅谷都开始关注大脑。Facebook希望能实现“思想转文字”,让大脑直接输出文字。创业公司Kernel获得了一亿美元的融资,用于研发神经技术。伊隆·马斯克成立了一家名为Neuralink的公司,他认为人工智能出现后,人类如果还想生存下去,就需要升级。在企业家们设想的世界中,人们可以通过心灵感应与他人或机器交流,或是获得超人般的能力,比如能听到非常高频的声音。

这些能力即便真能实现,也要到几十年后。但在那之前,脑机接口或许会打开通往非凡新应用的大门。想象一下,人类或许可以通过刺激视觉皮层来帮助盲人视物,为中风患者建立新的神经连接,或是监控大脑是否有抑郁症的迹象。脑机接口将神经元放电转化为一种可利用的资源,在此过程中或许会改变对人的定义。

思维的感觉

持怀疑态度的人对此嗤之以鼻。事实证明,把医用脑机接口从实验室带到临床实践中就非常困难。科切瓦尔使用的“脑门”系统是十几年前开发的,但试用过的人屈指可数。将植入物变为消费品更加难以想象。脑机接口要成为主流面临三大难以逾越的障碍:技术、科学和商业。

先说技术。像脑电图(EEG)这样的非侵入性技术很难透过层层皮肤、骨骼和脑膜来提取高分辨率的大脑信号。这项技术有所改进,体现在用来玩虚拟现实游戏和仅靠思想控制工业机器人的脑电图帽上。但至少在目前,那些最具雄心的应用仍需要能与大脑神经元直接交互的植入物。现有的设备也有很多缺点,例如都有穿过头骨的电线,还会引起免疫反应,且只能与人类大脑850亿个神经元中的几百个交流。但这种情况可能很快会改变。随着微型化技术的进步以及计算能力的提高,研究人员正在努力制造安全、无线且能与几十万个神经元交流的植入物。它们当中有些解读大脑的电信号,另一些则尝试利用光、磁和超声波信号。

攻破了技术壁垒,还要面对另一个障碍。大脑仍然是个非常陌生的领域。科学家们对于它的确切工作原理知之甚少,如果涉及记忆形成这样的复杂功能就更是如此。在动物身上的研究进展更快,但在人体上试验却很困难。不过即便是目前,我们还是加深了对大脑某些部分的了解,如运动皮质。而且这方面的知识并不总要面面俱到。机器学习可以识别神经活动的模式;大脑自己也能游刃有余地控制脑机接口。神经技术还将揭示更多大脑的秘密。

就像开“脑”洞

第三个障碍是难以实现商业化。医疗设备获批需要时间、资金和专业知识。而消费应用只有具备对人们有用的功能时才能大行其道。有些脑机接口的应用并无必要,比如,要想不动手指就能打字,使用好的语音助手比使用大脑植入物更便捷。认为消费者会哭着喊着要做开颅手术的想法似乎也很离谱。但是在某些情况下,大脑植入物已经是一种成熟的治疗手段。大约有15万人通过电极接受深脑刺激,帮助自己控制帕金森氏症。激光眼科手术也已证明选择性手术可以成为常规手术。

所有这些都表明,要抵达神经技术先锋们设想的未来,道路虽艰辛,但仍可实现。无论一个问题有多难,一旦人类发挥创造力,赌它无法被攻克就是不明智的。随着技术进步,也许在几年内人们就会开启与大脑沟通的新渠道。很多最先投入应用的脑机接口都是为了实现非常明确的效果:恢复运动和感知能力。但随着应用转向增强人体能力——无论是用于军事目的还是消费活动,就会产生种种担忧。隐私是一个突出的问题:内心声音的庇护所可能会消失。另一个问题是安全:如果能够通过互联网连接上大脑,那么它也可能被黑客攻击。还有第三个问题:不平等。除了自我永续的精英,也许再无人能承担得起获得超人般的认知能力。伦理学家已经开始为机器被引入神经回路所引发的身份认同和主体性问题挠头。

这些问题并不紧迫。但更重要的一点是,它们都不属于纯粹幻想。科技改变人类的生存方式。头骨之下是下一个前沿。