撰文 | Rajesh P. N. Rao, James Wu
翻譯 | 劉彬
和古希臘人希望在天上飛翔一樣，今天的人們渴望將意識和機器融合到一起。有人甚至將這種方式看作繞開(kāi)死亡的途徑之一。然而，意識能否直接和人工智能，機器人，或者其他意識通過(guò)腦機接口（BCI）技術(shù)連接，從而打破人類(lèi)自身的局限性？
過(guò)去的50年中，來(lái)自全球各大學(xué)實(shí)驗室，公司的研究人員在實(shí)現這個(gè)目標的道路上取得了令人矚目的進(jìn)展。最近，埃隆·馬斯克（Neuralink，“神經(jīng)交聯(lián)”公司），布萊恩·約翰遜（Kernel，“內核”公司）等成功企業(yè)家已宣布成立新的公司，致力于研究通過(guò)腦機接口提高人類(lèi)的能力。
我們離真正成功能實(shí)現將自己的大腦和技術(shù)產(chǎn)物連接到一起到底有多近？如果我們的意識能被“插入”，又將帶來(lái)哪些影響？
起源：復健醫學(xué)和機能恢復
傳感運動(dòng)神經(jīng)工程中心（CSNE）的研究員埃博·菲茲（Eb Fetz）是最早將機器與意識連接到一起的先驅人物之一。1969年，在個(gè)人電腦都沒(méi)被發(fā)明出來(lái)的時(shí)代，他證實(shí)，猴子可以通過(guò)放大他們的大腦信號控制表盤(pán)上指針的運動(dòng)。
近期在腦機接口技術(shù)方面的大部分工作都旨在提高癱瘓或嚴重運動(dòng)障礙人士的生活質(zhì)量。你可能已經(jīng)讀到過(guò)一些相關(guān)成就的報道：匹茲堡大學(xué)的研究人員利用記錄在大腦中的信號來(lái)控制機械臂。斯坦福大學(xué)的研究人員可以從癱瘓患者的大腦信號中提取運動(dòng)意向，使他們能無(wú)線(xiàn)使用平板電腦。
類(lèi)似地，一些受限的虛擬感覺(jué)可以通過(guò)在腦內或腦表面傳遞電流的方式被發(fā)送回大腦。
對于嚴重視力障礙人士來(lái)講，早期版本的仿生眼已經(jīng)商業(yè)化，目前正在進(jìn)行新一代改進(jìn)版本的臨床試驗。另一方面，耳蝸植入物已經(jīng)成為最成功最普遍的仿生植入物之一——全球超過(guò)30萬(wàn)的用戶(hù)借助人工耳蝸來(lái)獲得聽(tīng)力。
一種被用來(lái)探測大腦表面的電信號變化的腦皮層電測試電極片正在進(jìn)行電學(xué)性能表征。
目前最復雜的腦機接口技術(shù)是雙向腦機接口（BBCI），該技術(shù)能同時(shí)記錄并刺激神經(jīng)系統。科學(xué)家希望將雙向腦機接口技術(shù)作為一種根治中風(fēng)和脊髓損傷的醫療工具。我們已經(jīng)證明，雙向腦機接口可以用來(lái)加強兩個(gè)腦區或大腦和脊髓之間的聯(lián)系，重新規劃損傷區域周?chē)男畔鲗?，從而恢復癱瘓肢體的功能。
看到迄今為止所有的這些成果，您可能認為腦機接口將成為下一個(gè)消費者必備小工具。
大門(mén)才剛剛打開(kāi)
但是仔細看一下目前腦機接口技術(shù)的展示成果，他們揭示了我們仍有很長(cháng)的路要走。相對于健康人類(lèi)四肢活動(dòng)的簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單，借助腦機接口技術(shù)產(chǎn)生的運動(dòng)要慢很多，更不精確，能做的活動(dòng)也不能那么復雜。仿生眼只能提供低分辨率的視覺(jué)，耳蝸植入物能電子化傳遞有限的言語(yǔ)信息，但會(huì )扭曲對音樂(lè )的體驗。而為了能讓這些技術(shù)發(fā)揮作用，必須手術(shù)植入電極——這種前景提案大多數人根本不會(huì )考慮。
然而并非所有的腦機接口技術(shù)都是侵入性的。確實(shí)有不需手術(shù)的無(wú)創(chuàng )腦機接口，他們通過(guò)基于來(lái)自頭皮的腦電（EEG）信號記錄實(shí)現運動(dòng)控制，目前已經(jīng)應用在控制光標，輪椅，機械臂，無(wú)人機，人形機器人甚至腦對腦通訊領(lǐng)域當中。
腦機接口技術(shù)能借助在所需對象或者位置閃爍時(shí)大腦的反射性應答，使機器人得以推斷出要撿起哪個(gè)物體并將其放到哪里。
但是所有這些展示都在實(shí)驗室當中——房間安靜，被試對象不會(huì )被分心，技術(shù)設置漫長(cháng)而繁瑣，顯示出概念的可行性之后實(shí)驗就會(huì )結束。事實(shí)已經(jīng)證明，讓這些系統能迅速，穩定地在現實(shí)世界中應用，是非常困難的。
即使使用植入電極，“讀心”還面臨另一個(gè)難以解決的問(wèn)題：我們大腦的結構到底是怎么樣工作的。我們知道，每一個(gè)神經(jīng)元及與其連接的成千上萬(wàn)相鄰結構構成了難以想象的巨大而不斷變化的網(wǎng)絡(luò )系統。這對于神經(jīng)元工程師來(lái)講又意味著(zhù)什么呢？
想象一下，您正在嘗試了解一大群朋友之間關(guān)于一個(gè)非常復雜主題的對話(huà)，但是您只能被允許聽(tīng)取一個(gè)人的意見(jiàn)。您可能能弄清楚談話(huà)的粗略主題，但絕對不是整個(gè)討論的所有細枝末節。因為即使我們最好的植入物也只能讓我們一次聽(tīng)到大腦的幾個(gè)小塊，我們能做出一些令人印象深刻的事情，但是無(wú)論如何我們也無(wú)法理解完整的對話(huà)。
另外就是語(yǔ)言障礙問(wèn)題。神經(jīng)元通過(guò)復雜電信號和化學(xué)信號的相互作用彼此通信。這種自然的電-化學(xué)語(yǔ)言可以通過(guò)電路來(lái)進(jìn)行詮釋?zhuān)@并不簡(jiǎn)單。類(lèi)似地，當我們利用電刺激返回去跟大腦講話(huà)的時(shí)候，語(yǔ)言當中將帶有濃重的電“口音”。這使得神經(jīng)元難以理解其他所有神經(jīng)活動(dòng)中正在嘗試傳達的內容。
最后還有損壞問(wèn)題。腦組織柔軟而富有彈性，而大多數導電材料——連接到腦組織的電線(xiàn)——往往是非常堅硬的。這意味著(zhù)植入性的電子設備通常會(huì )導致瘢痕和免疫反應，從而使得植入物將隨著(zhù)時(shí)間的遷移失去作用。具有彈性的生物相容纖維和材質(zhì)在這方面可能最終會(huì )有所幫助。
盡管面臨這所有這些挑戰，我們對仿生學(xué)的未來(lái)仍感到樂(lè )觀(guān)。腦機接口不一定非要完美。我們的大腦具有驚人的適應性，能以類(lèi)似學(xué)會(huì )駕駛汽車(chē)或者使用觸摸屏等新技能的方式學(xué)習使用腦機接口技術(shù)。相似地，即使采用非侵入性，如利用磁脈沖信號來(lái)傳遞信息時(shí)，大腦也可以學(xué)會(huì )詮釋新類(lèi)型的感官信息。
我們認為最終能獲得一個(gè)“共同適應”的雙向腦機接口，電子元件和大腦共同學(xué)習，并在學(xué)習過(guò)程中和大腦不斷的交流反饋，這可能將被證實(shí)是建立神經(jīng)橋梁的必要步驟。構建這種能共同適應的雙向腦機接口是我們中心的目標。
對于使用“電子藥物”靶向治療糖尿病的最新成果，我們同樣也感到萬(wàn)分激動(dòng)——這是一種能通過(guò)向人體內部器官直接傳達命令替代傳統藥物來(lái)治療疾病的實(shí)驗性植入裝置。
研究人員已經(jīng)發(fā)現克服電信號和生化信號間語(yǔ)言障礙的新途徑。例如，可注射的“神經(jīng)蕾絲”（neurallace）可能將被證實(shí)是一種有希望能逐漸允許神經(jīng)元沿著(zhù)植入裝置生長(cháng)而不是拒絕他們的有效方法。基于納米線(xiàn)的彈性探針，柔性神經(jīng)元支架和玻質(zhì)碳纖維交互可能最終也能允許生物性結構和技術(shù)性機體在我們的身體中愉快共存。
在不久的將來(lái)，隨著(zhù)腦機接口超越使殘疾人恢復健康這一功能，進(jìn)軍到提升健全個(gè)體，賦予他們超越人類(lèi)自身能力的新領(lǐng)域，我們需要敏銳的意識到這將牽扯到與知情同意權，個(gè)人隱私，身份，組織管理以及不平等性有關(guān)的諸多問(wèn)題。
在我們中心，一組由哲學(xué)家，臨床醫師和工程師組成的團隊正進(jìn)行協(xié)作，積極地去處理這些倫理，道德和社會(huì )公平正義相關(guān)的問(wèn)題，以求在這個(gè)領(lǐng)域發(fā)展的太過(guò)成熟之前提供神經(jīng)倫理學(xué)方面的準則指南。
將我們的大腦直接和技術(shù)產(chǎn)物連接可能是一個(gè)類(lèi)似歷代以來(lái)人類(lèi)通過(guò)技術(shù)提高自身能力的自然而言的進(jìn)步：從使用輪子打破雙足的局限性，到利用泥板紙張加強記憶，我們一直都有同樣的需求。和現在的電腦，智能手機，虛擬現實(shí)頭盔一樣，當擴增性腦機接口最終進(jìn)入消費市場(chǎng)，會(huì )令人振奮，也會(huì )令人沮喪，有風(fēng)險，同時(shí)又充滿(mǎn)希望。
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