“腦機(jī)接口”實(shí)驗(yàn):意識(shí)控制成真

浙江大學(xué)的研究人員完成了用猴腦控制機(jī)械手的實(shí)驗(yàn)。這種“腦機(jī)接口”技術(shù)發(fā)展到一定程度后，可以修復(fù)殘疾人的受損功能，還能增強(qiáng)正常人的肌體功能。但社會(huì)對(duì)于動(dòng)物實(shí)驗(yàn)的質(zhì)疑聲從未停息過(guò)。

浙江大學(xué)紫金港校區(qū)求是高等研究院實(shí)驗(yàn)里，5歲多的猴子先生“建輝”，頭戴著一頂鮮藍(lán)色的毛線帽，安靜地呆在實(shí)驗(yàn)臺(tái)上，準(zhǔn)備進(jìn)行一次有意思的實(shí)驗(yàn)。研究人員將利用它的大腦控制一只機(jī)械手進(jìn)行抓、勾、握等動(dòng)作實(shí)驗(yàn)。

猴子用意念“指揮”機(jī)械手

“建輝”正值青年時(shí)期，大約相當(dāng)于人類20多歲的年紀(jì)，各項(xiàng)生理體征均十分良好，正是進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的理想狀態(tài)。

2011年7月，浙江大學(xué)教授、生物醫(yī)學(xué)工程專家鄭筱祥的研究團(tuán)隊(duì)為“建輝”在腦部做了精細(xì)的神經(jīng)外科手術(shù)，在它的大腦運(yùn)動(dòng)皮層植入了兩個(gè)與200多個(gè)神經(jīng)元相連接的芯片，每個(gè)芯片有96個(gè)電極。芯片的另一頭連接著計(jì)算機(jī)。在“建輝”頭頂?shù)拿弊永锩妫b著一個(gè)聯(lián)系猴子腦內(nèi)芯片和實(shí)驗(yàn)室計(jì)算機(jī)的一個(gè)信號(hào)采集設(shè)備。

實(shí)驗(yàn)開始時(shí)，只見“建輝”用手指，分別做出抓、勾、握、捏的動(dòng)作，而在離“建輝”不遠(yuǎn)處，一只本來(lái)沒有思想的機(jī)械手，好像有了心靈感應(yīng)般，“建輝”做什么動(dòng)作，它也做什么。

“這個(gè)過(guò)程實(shí)際上是在猴子想要做某個(gè)手部動(dòng)作時(shí)大腦發(fā)出的信號(hào)，然后通過(guò)控制系統(tǒng)同時(shí)讓機(jī)械手去完成，從而實(shí)現(xiàn)‘意念’控制。”鄭筱祥說(shuō)。這便是她和研究團(tuán)隊(duì)正在進(jìn)行的“腦機(jī)接口”實(shí)驗(yàn)，即在大腦和外部設(shè)備之間建立一條非神經(jīng)和肌肉的通道，用于傳遞信息或控制指令，從而能夠讓外部設(shè)備按照大腦的指令采取行動(dòng)。

小白鼠為“建輝”實(shí)驗(yàn)打基礎(chǔ)

鄭筱祥團(tuán)隊(duì)進(jìn)行這個(gè)項(xiàng)目的實(shí)驗(yàn)已持續(xù)6年。在實(shí)驗(yàn)的開始階段，研究人員主要是利用數(shù)十只大白鼠進(jìn)行有關(guān)實(shí)驗(yàn)，利用這些大白鼠，鄭筱祥研究團(tuán)隊(duì)完成了大白鼠“動(dòng)物機(jī)器人”和意念控制壓桿喝水實(shí)驗(yàn)。

所謂 “動(dòng)物機(jī)器人”，又稱“機(jī)器人動(dòng)物”或“智能動(dòng)物”，即采用人工電信號(hào)刺激動(dòng)物相關(guān)腦區(qū)的神經(jīng)系統(tǒng)，以控制動(dòng)物的行為。在大白鼠的“動(dòng)物機(jī)器人”實(shí)驗(yàn)中，大白鼠在科研人員的“遙控”下，被實(shí)施向左、右、前、后、轉(zhuǎn)彎等與方向相關(guān)的刺激，成功地實(shí)現(xiàn)了走田字格、米字格以及迷宮等復(fù)雜路線。

在大白鼠意念控制實(shí)驗(yàn)成功以后，鄭筱祥就開始利用猴子做意念控制實(shí)驗(yàn)。通過(guò)反復(fù)的實(shí)驗(yàn)，該研究團(tuán)隊(duì)運(yùn)用計(jì)算機(jī)信息技術(shù)，成功提取并破譯了猴子大腦里，關(guān)于“抓、勾、握、捏”這4種手勢(shì)的神經(jīng)信號(hào)。

國(guó)內(nèi)“腦機(jī)結(jié)合”并非世界前沿

鄭筱祥表示，這項(xiàng)成果與國(guó)際“腦機(jī)接口”領(lǐng)域最前沿水平同步，其研究成果的特別之處在于，他們捕捉到的神經(jīng)信號(hào)是更為精細(xì)的手指信號(hào)，其5個(gè)手指可以活動(dòng)。該研究對(duì)目前國(guó)際上的研究起到了很好的互補(bǔ)作用，此外目前在國(guó)內(nèi)也是最先進(jìn)的。

浙江大學(xué)新聞辦公室主任單泠表示，在該實(shí)驗(yàn)做成功以后，媒體對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的關(guān)注非常強(qiáng)烈，但當(dāng)前該項(xiàng)目還有許多問(wèn)題需要進(jìn)行深入研究，在這種情況下，外界的深度關(guān)注并不合適。

據(jù)了解，“腦機(jī)接口”研究領(lǐng)域起步最早的是美國(guó)。2008年，美國(guó)匹茲堡大學(xué)的科學(xué)家實(shí)現(xiàn)了讓猴子用“意念”控制機(jī)械手臂的運(yùn)動(dòng)。2011年10月，美國(guó)杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家在《自然》雜志發(fā)表文章，宣布他們不僅能讓猴子用意念移動(dòng)虛擬手掌，還能感受虛擬手掌觸摸物體的觸覺信號(hào)。這也就是說(shuō)，目前杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心已經(jīng)在“腦機(jī)接口”的信號(hào)雙向傳遞上取得了重要突破。

而目前浙江大學(xué)所實(shí)現(xiàn)的依舊是“腦機(jī)接口”信號(hào)的單向傳遞，這也就意味著“建輝”雖能發(fā)出指令讓機(jī)械手臂抓取東西，但卻感受不到機(jī)械手臂抓取東西的信號(hào)反饋。

記者了解到，目前山東科技大學(xué)等國(guó)內(nèi)其他一些研究機(jī)構(gòu)也還未見信號(hào)雙向傳遞的突破。在未來(lái)一段時(shí)間，“腦機(jī)接口”技術(shù)信號(hào)的雙向傳遞將是鄭筱祥團(tuán)隊(duì)的一個(gè)重要研究方向。

技術(shù)受益及生命倫理的考問(wèn)

現(xiàn)在，人類已經(jīng)開始從“腦機(jī)接口”技術(shù)中獲益。在世界范圍內(nèi)已經(jīng)廣泛應(yīng)用的人工耳蝸和正在興起的人工視網(wǎng)膜技術(shù)也屬于“腦機(jī)接口”技術(shù)，它們分別在聽覺和視覺功能修復(fù)上給成千上萬(wàn)人帶來(lái)福音。

“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，該項(xiàng)技術(shù)在未來(lái)必然會(huì)在倫理上出現(xiàn)一些爭(zhēng)議。”中國(guó)協(xié)和醫(yī)科大學(xué)生命倫理學(xué)研究中心副教授張新慶說(shuō)。

在美國(guó)的一些科幻電影中，好萊塢的編劇們預(yù)言，把大腦中的內(nèi)容全部數(shù)字化，可以儲(chǔ)存到一個(gè)小小的芯片上，把這個(gè)芯片植入動(dòng)物或機(jī)器人的腦中，也許會(huì)制造出性能超群的生化人。到那個(gè)時(shí)候，人類的地位和尊嚴(yán)又能放到哪里呢？

不過(guò)單泠表示，現(xiàn)在討論這個(gè)問(wèn)題顯然還太早，從目前的科學(xué)實(shí)驗(yàn)來(lái)看，目前該技術(shù)的研究在世界范圍內(nèi)還處于起步階段，人類在短時(shí)間內(nèi)還無(wú)法達(dá)到這樣的地步，因此這樣的一些擔(dān)心就顯得有些多余了。

對(duì)于一些人對(duì)猴子等這類實(shí)驗(yàn)動(dòng)物健康的擔(dān)心和動(dòng)物倫理質(zhì)疑，浙江大學(xué)求是高等研究院副教授陳衛(wèi)東表示，給猴子做手術(shù)、在它們大腦中植入芯片并沒破壞其大腦應(yīng)有功能，不會(huì)在精神和肉體上對(duì)猴子造成太大傷害。在美國(guó)，腦袋里被植入芯片時(shí)間最長(zhǎng)的猴子，截至2012年其被植入的時(shí)間已經(jīng)長(zhǎng)達(dá)5年，但這只猴子沒出現(xiàn)身體和情緒上的問(wèn)題，但這樣的時(shí)間跨度太短，還有待觀察。

“這樣的實(shí)驗(yàn)也必須達(dá)到對(duì)生命體不傷害這一條原則，將來(lái)才能在人體上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。”張新慶說(shuō)，不過(guò)他也對(duì)記者強(qiáng)調(diào)，當(dāng)前對(duì)于“腦機(jī)接口”技術(shù)的有關(guān)實(shí)驗(yàn)，大家也需要保持開放的心態(tài)，允許研究，也允許討論和質(zhì)疑。