芯片將成思想的主宰？

許多支持大腦芯片植入的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前的目標是使這些日趨成熟的技術(shù)用更微小且可以無線遙控的方式運作。

請你想象這樣一幅場景——一位癱坐在輪椅中的少女正在用自己的意念控制輪椅: 先向左轉(zhuǎn)，然后徑直往前走……這可不是幻想，而是在美國克利夫蘭市進行的一次大腦芯片植入技術(shù)演示。這位癱瘓女士的大腦中負責手部運動的神經(jīng)被植入了一個微小的傳感器，負責來解讀她的意念。在她耳朵上方伸出了一個插銷，通過電纜與一臺計算機相連，通過無線遙控接口控制著輪椅的動作。對于全身癱瘓的人來說，這項技術(shù)有可能完全改變他們的生活。

主持這項演示的Cyberkinetics公司表示，這項技術(shù)有可能在2010年之前實現(xiàn)商業(yè)化。更有人預言，大腦植入無線芯片的實用化產(chǎn)品將會在2007年下半年取得引人注目的突破。事實上，許多支持大腦芯片植入的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成熟，目前的目標是使這些日趨成熟的技術(shù)用更微小且可以通過無線遙控的方式運作。

神經(jīng)元電子激勵

電子激勵可以加強神經(jīng)元之間的聯(lián)系，這種現(xiàn)象人們早就有所認識。在醫(yī)學上有一種現(xiàn)象稱為神經(jīng)可塑性（Neuroplasticity），意思是說大腦神經(jīng)在受到創(chuàng)傷之后具有一定的自我恢復的能力——如果大腦的某一部位受到損害，其他部分就會試圖接管原本由受創(chuàng)部位負責的工作。只是這種接管過程非常緩慢，而且常常是很不完整的。科學實驗發(fā)現(xiàn)，如果對腦神經(jīng)進行某種電子激勵，神經(jīng)可塑性就會得到顯著增強。已有科學家研究出相關(guān)的技術(shù)，可以首先設法找到腦神經(jīng)受創(chuàng)的部位，然后在這里植入一些電極，通過適當?shù)碾娮蛹?，可以幫助腦神經(jīng)受到創(chuàng)傷的人恢復受創(chuàng)部位的機能。

多年前，醫(yī)生們就開始在帕金森等引發(fā)嚴重顫抖的疾病患者腦中植入腦電波起搏器，例如，Medtronic公司制造一種跟手表差不多大小的裝置，可以植入病人的胸腔之中，再以某種方式與大腦神經(jīng)連接起來，用來抑制引發(fā)肢體顫抖的電子激勵信號，這種技術(shù)稱為深度腦刺激，也有專家在測試其對于強迫性官能癥、憂郁癥和肥胖癥的有效性。專家們相信，用電子信號去刺激神經(jīng)系統(tǒng)的某些部位，也就是神經(jīng)元電子激勵技術(shù)，很快就可以用來幫助人們克服偏頭痛、睡眠中呼吸停止、失禁、心理衰竭等疑難病癥。

腦機接口技術(shù)

大腦是一個復雜的組織系統(tǒng)，包括數(shù)十億個神經(jīng)元和多種感官信息傳遞機制，通過密切協(xié)調(diào)才能控制人或動物的思維和行為。精確制造的傳感器可以與大腦的神經(jīng)系統(tǒng)的某個部分建立穩(wěn)定、可靠的聯(lián)系，從而幫助人們研究大腦的功能機制，也可以幫助神經(jīng)麻痹或者受損的病人完全或者部分地康復。腦機接口 (BCI，Brain Computer Interface;或BMI， Brain Machine Interface)就是為了這種目的而設計的生物電子傳感器。

要把人造的裝置植入大腦，這可不是一件容易的事情。事實上，BCI也分為全植入式、部分植入式和非植入式三類。

全植入式BCI需要通過神經(jīng)外科手術(shù)將電子裝置直接放入中樞神經(jīng)的灰白質(zhì)之中。由于直接接觸灰白質(zhì)，這種裝置可以獲得最精確的大腦神經(jīng)信號，但也可能因為人體的排異反應和頭骨的阻擋而影響信號質(zhì)量。

半植入式BCI是把植入裝置安放在大腦頭骨之內(nèi)、灰白質(zhì)之外的區(qū)域，而不是埋入灰白質(zhì)之中。這樣做的好處是降低了對腦神經(jīng)造成損傷的風險，而神經(jīng)信號也不會受到頭骨的阻擋。

非植入式BCI具有安裝佩戴簡便的好處，但是從大腦神經(jīng)元發(fā)射出來的信號經(jīng)過頭骨的衰減，再加上外界的干擾信號，都會使這種方式獲得的神經(jīng)信號質(zhì)量很差，也不容易確定是由大腦的哪部分神經(jīng)組織發(fā)出的信號。

耳蝸植入裝置是目前常用的BCI。據(jù)統(tǒng)計，截至2006年全球已經(jīng)有大約10萬人接受了這種裝置。

最初的試驗當然是從動物開始。在上世紀八十年代，Johns Hopkins大學的科學家就已掌握了獼猴手臂運動方向與單個皮層運動神經(jīng)元的電學相關(guān)性，但由于所用實驗設備的計算能力所限，無法記錄大量神經(jīng)元的反應。上世紀九十年代中期是BCI的高速發(fā)展時期，好幾個研究小組都利用并行計算技術(shù)來捕捉復雜的腦部運動神經(jīng)中樞信號，并用這些信號去控制一些外部裝置的動作。

猴子是肢體最為敏捷的動物，常常被科學家用來實驗與肢體動作有關(guān)的神經(jīng)反應。例如，有科學家通過BCI獲取和解讀猴腦神經(jīng)的運動信息，再用這些信號驅(qū)動機器人手臂，以此復制猴子的動作。近幾年，有科學研究小組在帶有BCI的猴子面前擺放食物或者游戲操縱桿，而這個BCI又與一部機器人手臂相連。這樣，機器人手臂就可以根據(jù)猴子大腦的信號做出抓取食物或者操作游戲桿的動作。

改善人類的生活

第一個直接植入人類大腦的視覺輔助裝置產(chǎn)生于1978年。這是一個帶有68個電極的陣列，被植入一位成年的后天失明者，成功地使這位患者產(chǎn)生光感。除了植入大腦的電極陣列，這套設備還包括一個安裝在眼鏡上的電視攝像機，負責向植入大腦的BCI傳送視覺信號。遺憾的是，由于當時的計算機技術(shù)條件，與這套系統(tǒng)配套的是一臺巨型計算機，重量達到2噸。

隨著電子設備的微型化，近期推出的類似產(chǎn)品，已經(jīng)可以讓失明者的行動不那么受到限制了。到2002年，已經(jīng)有人可以購買商品化的產(chǎn)品，不僅使原本完全失明的人通過接受植入手術(shù)而恢復一定的視力，甚至有人可以駕駛著小汽車在科研所旁邊的停車場里緩緩地兜圈子。

用于輔助運動神經(jīng)系統(tǒng)的BCI可以幫助癱瘓者操作計算機或者機器手臂。本文開頭所描述的情景，就是采用了Cyberkinetics公司的BrainGate大腦植入芯片，其中包括96個電極，可以探測到癱瘓者的運動神經(jīng)活動，并根據(jù)搜集到的神經(jīng)活動信號驅(qū)動機器手臂、輪椅、計算機光標以及電視按鍵或者照明設備的開關(guān)。

Cortex Gaming公司開發(fā)了一種非植入式BCI，看上去就像是一條頭飾帶，使用者由此可以操作計算機。這種裝置原來的目標是操作游戲機，但是后來被用于幫助殘疾人通過計算機與外界溝通，當然也可以直接操作計算機。不為人知的是，這種技術(shù)最初是用于美國空軍的武器裝備系統(tǒng)。測試表明，與傳統(tǒng)的手動按鍵相比，這種裝置可以將軍用飛機駕駛員的操作反應速度提升15%。

潛在應用引發(fā)關(guān)注

大多數(shù)科學家都希望從善意的角度去看待技術(shù)的進步，例如希望對動物與周圍環(huán)境的互動方式有更進一步的了解，也希望由此加速癱瘓病人康復領(lǐng)域的研究。但是大腦芯片植入技術(shù)的軍事應用是不容回避的——如果可以對鯊魚的行動進行遙控，就可以把它變成不會暴露目標的海底間諜，用來跟蹤各類艦艇。

由美國五角大樓贊助的一群工程師已研究成功一種用于植入鯊魚腦部的裝置，可以影響鯊魚的行動，他們甚至希望通過這個裝置來解讀鯊魚的“思想”。在冷戰(zhàn)時期美國和蘇聯(lián)都曾經(jīng)訓練海豚和鯨魚等海洋哺乳動物來執(zhí)行一些準軍事任務，但鯊魚腦植入裝置才是魚類進入軍事領(lǐng)域的真正開始。鯊魚可在水中靜悄悄地快速行動，而且對特定的電波十分敏感，可以跟蹤一些化學成分，而五角大樓方面則希望這些能力可以充分地應用于軍事目的。

據(jù)美國New Scientist雜志報道，這種腦植入裝置主要是一些埋藏在鯊魚腦部的電極，軍方可以通過遙控裝置發(fā)出信號，刺激鯊魚中樞神經(jīng)系統(tǒng)的某些特定部位，類似的裝置也被用于其他的動物行為監(jiān)測與控制實驗。這些研究項目都得到美國國防先進技術(shù)研究計劃署（DARPA）的支持。波士頓大學的科學家已可以在狗鯊大腦中的嗅覺神經(jīng)部位植入芯片，進而影響其行為。如果把電刺激信號施加在其嗅覺神經(jīng)中心的右邊，狗鯊就會向右轉(zhuǎn); 刺激左邊，狗鯊就會向左邊游去。電刺激信號越強，狗鯊轉(zhuǎn)彎就越急。另外，大腦植入芯片也被用來破譯鯊魚對于海洋流動和電場變化的反應模式。

BCI顯然與社會倫理密切相關(guān)。也許是因為相關(guān)的研究主要都集中在輔助殘障人士方面，而且已經(jīng)報道的研究成果主要是采集腦神經(jīng)信息，而不是帶著某種目的去影響大腦，目前對于這個問題的爭論并不激烈。

不過請注意，視覺輔助系統(tǒng)實際上用光學信息去刺激大腦視覺神經(jīng)，而不是在采集腦神經(jīng)信息。再者，這些技術(shù)既然可以用于彌補殘障人士的缺憾，也就可以用來增強正常人或者正常動物的特定能力。利用這種裝置，一只普通的鯊魚就有可能擁有人的智能和政治立場。這樣想起來，這種技術(shù)還真恐怖。