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双面脑网络-科技频道-金鱼财经网

[2021-02-24 05:36:25] 来源: 编辑:wangjia 点击量:
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导读: 《环球财经》记者 章琦2015年7月,杜克大学的一项研究终于取得了突破性进展。当时,两只猴子分别被放在计算机前,计算机屏幕上的虚拟手臂与猴子手臂的变动一致,米格尔·尼科莱利斯(Miguel Nico

《环球财经》记者 章琦

2015年7月,杜克大学的一项研究终于取得了突破性进展。当时,两只猴子分别被放在计算机前,计算机屏幕上的虚拟手臂与猴子手臂的变动一致,米格尔·尼科莱利斯(Miguel Nicolelis)希望这些猴子能把虚拟手臂移动到指定的位置。这个实验的难点在于,尼科莱利斯并没有使用实体工具触碰猴子的手臂,他只是在猴子的大脑中植入了一个电极,这个电极能记录猴子脑电波的变化并把这些信息传递到计算机上,计算机在经过计算之后再向电极发送指令,这些电极就会让猴子做出科学家们要求的动作。当然,这个实验获得了巨大的成功。

在依靠脑电波控制的外骨骼技术在巴西世界杯开幕式上大显身手之后,这是尼科莱利斯在他称之为“脑网络”的研究上取得的最新成绩。如果说这些尝试已经让人对科学的力量叹为观止的话,那这之后的另一个实验完全让大家目瞪口呆甚至心有余悸了。在这个实验中,尼科莱利斯将两只猴子同时放在屏幕前,它们分别只能对虚拟手臂进行水平和竖直的操作。结果,计算机发现两只猴子真的就在没有交流的情况下学会了协作,这个实验因此也成功了。

火热的脑研究

尽管在上世纪90年代初,科学家才探测到额叶和颞叶皮层中成百上千个神经元发出的微弱电信号,而额叶和颞叶皮层正是自主运动的主要控制脑区,但科学界早在那之前就已经在理论层面意识到电信号与脑研究的关系,尼科莱利斯就是在1984年接触到脑研究的。

那一年,巴西爆发了一次要求选举权的百万人规模的政治集会。作为一个热血青年,尼科莱利斯当然也参加了这次集会,那是他在青年时代最重要的一次疯狂的尝试。那之后,他就去见了导师艾瑞尔(Cesar Timo-Iaria)教授。当时,休伯尔(David Hubel)和维厄瑟尔(Torsten Wiesel)刚刚因为在视觉皮层方面的研究获得了诺贝尔生理学或医学奖,全世界都受两个人的影响开始从观察、记录和分析单个神经元的活动起步研究各个不同的系统。

但艾瑞尔教授坚决反对将这样的思路应用于脑研究,他的理由影响了尼科莱利斯一生:“孩子,我们不会记录单一神经元的活动,原因和你参加的集会一样。如果参加抗议活动的不是100万人,而是1个人,那将是一场灾难,没人会注意一个人发出的呐喊。大脑也是如此,单个神经元的电波活动不会被注意到,要决定下一步怎么做需要很多细胞一起歌唱。”从脑电波研究入手,建立大脑可以调控机器的脑机接口,就成为尼科莱利斯随后的研究主线。

2014年的巴西世界杯是尼科莱利斯向世界介绍脑电波控制技术的舞台。当时,世界杯组委会邀请了一位高位截瘫的小孩子为揭幕战开球,这个使命的科学部分则交给了尼科莱利斯。按照尼科莱利斯的计划,瘫痪少年大脑发出的信号会无线传输到背包内一台笔记本大小的计算装置中,这台计算机将大脑信号转换成数字化的行动指令,让外骨骼首先稳住球员身体,然后诱导机械腿在平整的草坪上运动。当球员发现脚和足球接近时,想象着用脚去踢它,300毫秒之后,脑信号就会命令外骨骼上的机械脚以巴西式的踢法,将球勾起并向上踢出。

这次成功的展示让人工外骨骼和脑研究获得了全球的关注,也让尼科莱利斯获得了更充分的经费支持,这使开篇介绍的第二个实验得以进行,这也是尼科莱利斯尤为看重的一个实验。研究人工外骨骼技术时,他希望能通过放大脑电波来实现机械辅助运动,从而帮助那些失去运动能力的人感受到运动的乐趣。而在这次研究中,尼科莱利斯的想法更进一步,他希望能让那些健康的人和因脑部受损而残疾的人实现脑电波的交流,这样健康的人就能帮助残疾人更合理地调度身体的各个部分,后者就可以更快学会说话、行走以及其他很多运动方式。

这是更广阔研究计划的一部分。现在,各领域的科学家们正花费巨大精力研究大脑,其中包括很多重要的内容,例如脑机接口的搭建,量化、解析和刺激神经元的算法,以及能够产生认知、情感和行为的大脑回路。从医学的角度看,这中间当然蕴藏着巨大的创新机会,因为这些研究可以帮助人们更深刻地认识包括帕金森氏症、抑郁症和老年痴呆症在内的多种疾病。在这个城市化和老龄化不断加剧的时代,上述疾病中任何一种的攻克都意味着巨大的商业价值。但就像我们在历次伟大创新中所看到的的那样,脑研究的硬币也不是只有一面。

硬币的另一面

过去几年,伴随着投入的增加和人才的涌入,人类对大脑的认识出现了突飞猛进的发展。仅在2014年,人们就发现了很多与大脑有关的成果。例如,科学家发现脑功能的发挥受到很多其他组织——甚至肠道中细菌的影响,科学家还在当年学会了改变记忆的情绪性质。也是在那一年,科学家意识到复制脑细胞和实现脑对脑直接沟通在技术上的可行性,这就从基础理论上为很多复杂疾病的治愈提供了可能。当然,尼科莱利斯是这一切的重要贡献者。

在2005年,随着美国的脑计划进展顺利,欧洲的脑计划也在些许波折之后重新走上正轨,科学界对于大脑的理解相比以往更加深刻。但也正是从这时开始,人们意识到了脑研究的风险。脑技术的关键在于,科学家为治疗脑疾病进行扫描时,也能获得很多非常隐私的脑信号;而一旦掌握了神经元信号的解析和刺激机理,科学家甚至可以为一个人删除记忆和平空重建记忆,这意味着从技术角度为自己寻找一个盟友和为别人创造一个对手正变得可行。

“尼科莱利斯的想法更加疯狂,它可能带来一款超级武器。”宾夕法尼亚大学教授乔纳森·莫雷诺(Jonathan Moreno)说:“如果你能通过技术获得基辛格(Henry Kissinger)掌握的所有外交和政治的历史,能了解到所有军事策略运用的艺术,又能了解到DARPA运作机制的精髓。你会怎么办?很简单,我会把所有元素集中到一起制造出一款真正的超级武器。”

这绝非危言耸听。尽管各国政府一直在抨击商业机构对科学的滥用,但在脑科学领域,政府的记录并不干净。早在上世纪80年代,苏联科学家就曾经尝试通过施加高频电磁信号来干扰大脑的运行,这项一直进行到苏联解体的计划当时就耗费了苏联超过10亿美元的资金。而在那之前,美国还进行过一项更加臭名昭著的科学实验:上世纪50年代和60年代,中央情报局曾经长期一系列计划,以期找到可以影响甚至控制人类思维的化学、生物甚至放射性材料,包括全美最好的44所大学在内的超过80所研究机构都参加了这个计划。

目前确实没有证据表明政府正试图利用这些新的科学成就去干预大脑,但一些迹象已经开始引起人们的担忧。乔治亚理工大学针对美国脑研究和神经科学的一项统计表明,美国陆海空三军在2011年分别支出了5500万美元、3400万美元和2400万美元支持神经科学;2014年,美国情报机构支持的情报高级研究项目又拨付了1200万美元支持性能增强技术研究;当然还有著名的DARPA,它在2011年就耗资2.4亿美元支持了神经科学的研究,该机构2014年用于脑研究的资金高达2.24亿美元,该数字只比美国最大的脑研究机构——国立卫生研究院(NIH)少了5000万美元。如果再考虑到正在按照DARPA的模式进行改造的印度俄罗斯和日本的军事科研机构,神经科学和脑研究在未来得到的资金只会比想象更多。

这也将一个非常严肃的问题摆在了人们面前:在脑研究方兴未艾的今天,谁来遏制对它的滥用?

如何避免被滥用

“监管脑武器的一个重要挑战在于如何对其分类。它会影响大脑,但它不是生物武器或化学武器,而是电子武器。”新泽西州立大学公共政策教授玛丽?谢福里耶(Marie Chevrier)说:“这意味着联合国框架下的《禁止生物武器公约》和《禁止化学武器公约》对此都无计可施。其实,由于无法涵盖所有技术趋势,很多技术都要等到变成武器之后才能得到监管。”

谢福里耶当然知道,技术的跃变总会率先发生,伦理、道德和法律层面的反应总要在那之后很久才会出现,神经伦理学研究甚至直到2002年才获得一个全球共同认可的统一名称。但脑科学太特殊了,其发展又太迅速了,学术界的任何迟滞都可能导致灾难性后果的出现。

因此,谢福里耶现在正号召越来越多的科学家共同支持他的提议——将脑武器的监管置于更逻辑上更接近的《禁止生物武器公约》框架下。她还希望美国政府能效仿英国政府成立一个专家委员会,对脑科学可能带来的正面影响和负面作用进行充分论证。自从五年前建立脑科学专家委员会以来,英国已经先后公布了四版报告来分析这些技术潜在的收益和风险。

也正是这个委员会,让科学界意识到充分的论证和广泛的宣传该有多么重要。来自布拉特福德大学的马尔科姆?丹多(Malcolm Dando)就说,他对于很多科学家对技术的双面性认识的匮乏感到吃惊,一位细菌学家甚至不承认他保存在冰箱中细菌会给社会带来负面影响。

丹多认为,在这样的背景下,哪怕是让科学界充分认识到脑研究的影响都是非常困难的。但在很多关键的领域,科学界和公共政策的制定者们必须告诉人们,一项研究在为很多潜在的疾病带来福音时会导致哪些新问题的出现。而在这个领域,情况远没有想象中的那么乐观。“你可以看看奥巴马政府最近推出的脑科学计划公告。”丹多说:“那里面对脑科学研究的两面性和可能的军事化用途几乎只字未提。在这样的情况下,你怎么指望监管措施的出台呢?”

看到这些新闻和观点后,尼科莱利斯也开始思考自己所做研究的负面作用。他认为,这种思考开始的太晚了,因为他早在1999年就开发出了第一个能够控制大叔大脑的脑机接口。但在当时,他既没有想到这种应用在那么短的时间内就能够帮助瘫痪的孩子重新行走,也没有意识到脑间信息传输可能具有的军事价值。从这个角度看,尼科莱利斯显然也是迟钝的。

过去一年半中,尼科莱利斯——这位在2014年世界杯期间兴高采烈的科学家变得开始忧郁:“我用了30年的时间去了解大脑的奥妙,因为我想帮助那些身患疾病的人,但我没想到事情会发展到这一步。”尽管目前的技术距离完整解读和操纵人脑还有相当的距离,但科技在最近几年的进步早已证明,在基础理论展现出技术的可行性之后,这些距离根本就不是问题。

现在,尼科莱利斯是少数几个拒绝接受DARPA资助的科学家之一,“在美国,我是敢于拒绝DARPA的少数派之一。”但不久之前,DARPA还是帮助美国国防部完成了一项重要的研究,这个研究使人可以仅凭想象就操纵战斗机完成起飞、降落和攻击等动作,这无疑加重了尼科莱利斯的担忧:“在这个问题上,很多科学家都愚蠢至极,他们根本不知道一旦接受DARPA的资金,自己的研究会导致什么样的后果。等到他们终于意识到时,一切都完了。”

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