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脑机接口技术:能否将痴呆的苏大强变成战无不胜的阿丽塔

脑机接口技术:能否将痴呆的苏大强变成战无不胜的阿丽塔

作者: 望月从良 | 来源:发表于2019-04-04 11:43 被阅读11次

我熬了好几个深夜,终于刷完了热播剧<都挺好>。我一直认为国产电视剧大多都是由鲜肉堆砌的脑残闹剧,它们除了满足宅男腐女的妄念外,其内容没有任何逻辑,也没有任何营养,但砂砾中总有一两颗金子,例如这部<都挺好>。

在剧中有一个情节吸引我,那就是爱作妖的苏大强洗白患上了阿尔茨海默症。也就是剧末将老喜欢作死的苏大强变成白痴的老年痴呆症,这种病是医学领域最难攀登的两大山头之一,另一个就是癌症。事实上老年痴呆症比癌症更复杂,近年来科技进步使得人类在于癌症的对抗上频频得手,特别是18年诺贝儿生理学奖获得者艾莉森和本庶佑在分子水平上分离出T细胞抗原使得人类对癌症的进攻又大大向前推进。

尽管人类在癌症研究上频传,但在老年痴呆症的研究上却毫无音讯。事实上我们在痴呆症上投入的研究资源几乎不亚于癌症,但努力却鲜有进展。3月21日,美国百健制药公司发布声明,结束两项阿尔茨海默症实验性疗法,因为基于使用中期数据分析推理,药物可能无效,百健制药的股价应声下跌30%。制药公司投入数百亿美金的研发资金,超过20多年的科学研究,最后居然颗粒无收,人类在于老年痴呆症的对抗上败下阵来。这也意味着<都挺好>里姚晨扮演的苏明玉再有钱也救不回苏大强的命。

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幸运的是,人类在另一条道路上找到治疗痴呆症的曙光,那就是脑机接口技术。该技术是极具“黑科技”色彩的前沿研究,它的本质是读取和识别大脑内形成的意识,实现意念控制。在电影<环太平洋>中就展现出人用大脑控制庞大的机器人从而实现一系列复杂而又完美的动作流程。

导致老年痴呆症的根本原因是,大脑产生一种淀粉样蛋白沉淀,切断了脑神经回路。制药公司致力于研究对应抗体药,目的是阻挠这种蛋白质生成,但几十年的研究,几百亿美金的投入,到头来依然竹蓝打水一场空。既然我们无法通过清除“淤泥”的办法连接大脑神经回路,那我能不能在“淤泥”上头架一座桥,让大脑神经回路实现顺利沟通?

脑机接口技术是将电子芯片植入脑皮层,将感知信号读取或写入脑神经回路。人的行为受大脑控制,你的手想抬起来,你的脚想跨出去,大脑皮层相应区域的神经元会产生电信号形成控制命令并发送给手和脚,在手脚运动的过程中,皮肤会收集外界信号回传给大脑,大脑收集到信号后作出处理,再把处理结果以电信号的方式传递给手脚,所以当你的手碰到火时,手产生遇到高温的信号,大脑迅速作出“把手拿开”的电信号命令,于是手便不自觉的快速缩回来。

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脑机接口技术就是使用附加设备手段,读取识别并利用这些脑神经信号。苏大强的老年痴呆症一个典型症状是健忘,本质是大脑神经回路被淀粉蛋白质切断,无法形成有效信息存储;第二个特征是身体不受控制,例如手脚颤抖,最终是瘫痪,本质是大脑神经元无法接受和发送神经电信号。这种问题是大脑的生物性病变导致,如果我们能植入类似神经元功能的人工物件,替换大脑的病变区域,这样的问题就可以得以解决,就如同如今我们使用人工心脏替换生物心脏。

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脑机接口是一种大脑配件置换“黑科技”。它的做法是把一块芯片插入大脑特定部位,收集神经元产生的电信号组合,然后使用计算机解读这些信号组合的含义后将其翻译成特定命令。大脑的不同区域分别负责人体不同任务,例如大脑的初级皮质区收集感光信号,它能解读视网膜发来信号,从而让人感知物体角度,光的强弱,以及肢体与外界交互时产生的信号,这就是为何你摸到女神光滑的手时,你会有一股眩晕般的舒适。如果我们能用芯片收集和解读这片区域收到的信号,那么即使它坏掉了,人的大脑依旧可以正常运作,这就是脑机接口的主要工作。

脑机接口技术的发展,模糊了生物与机器的界限。有一些人在事故中脊椎神经受损,于是大脑接收不到下半身发送的信号,同时大脑也无法向下半身发送指令,因此造成了下半身瘫痪。研究人员给一位伤员大脑中后顶叶皮层植入三毫米厚的电极片,这部分区域的脑神经元专职于控制手脚运动,当人想要驱使手脚做某个动作时,该区域的神经元会以某种规律触发特定电信号,植入的电极片倘若能收集到此类电信号并正确解码后发送给机器假肢,如此一个残疾人就可以通过大脑遥控机器设备,完成各种复杂动作,并最终像一个正常人那么生活。

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这项技术已经在美国得以初步应用。美国加州理工学院迎来一位特殊客人索托,他的脊椎神经断裂导致下半身瘫痪。研究人员在索托脑中植入电极片,训练索托设想移动手臂情景,然后收集大脑皮层神经元的电信号,当索托幻想以不同的方式转动手臂时,大脑神经元会以不同的模式放电,研究人员收集到这些信号后,使用计算机算法识别这些信号所代表的命令,并将这些命令传递给不远处的一条机械手臂。经过一番训练后,索托能够让大脑完美控制机械手臂拿起一个杯子,并将杯子送到嘴边,同时配合头部角度,顺利的将水送入嘴里。这是索托瘫痪多年后,第一次依靠自己喝完一杯水,这使得他无比激动。

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我们了解一下脑机接口技术的基本原理。1,将电极片植入大脑皮层的特定区域,收集相关神经元放电信号;2,当人想抬起手或脚时,区域内的神经元会以特定模式放电,以便向手脚发送命令,3,这些放电信息会被植入的电极片捕捉到;4,电极片将捕捉到的信号传递给计算机,计算机通过算法对信号解码后得到大脑意图,例如知道大脑是想抬脚还是抬手;5,计算机会捕捉眼球运动,从而控制机械假肢的运动幅度和精度;6,计算机向机械假肢发送命令,让它执行相应动作,例如拿起杯子后慢慢抬高;7,机械假肢收集它感知信息,例如拿着杯子时,假肢把手指与杯子间的摩擦信息转换成信号发送给计算机;8,计算机接收到信号后,让电极按照特定方式放电;9,大脑中神经元接收到电极放电信息,然后形成一种手里拿着杯子的感觉。

上面步骤第7步是一个重要转折点。它意味着一个人如果没了手,但只要安装了机械假肢,他不但能够弥补没有手的不便,更重要的是,他依然能够体验到手触摸带来的体会。我们拿起杯子的过程看似简单,但要使用机械模拟却异常复杂,原因在于大脑会根据手掌发送回来的信号调整手的动作,例如手感知物体过重时,大脑会向手发送“握紧”信号,同时指定手加快移动速度,尽快将物体放到指定位置。

脑机接口技术能够不但能够传递大脑意图,而且还能为大脑提供感知信息。这一点非常有利于将人与机器完美的结合在一起。这让我想起前不久很火的科幻电影<阿丽塔>。阿丽塔是一个半机械少女,她拥有人的大脑,但大脑内显然还拥有脑机接口似的设备,因为她全是都是机械假肢,没有脑机接口设备,她就不可能指挥她的机械身体。

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阿丽塔一大特点是大脑能完美感知身体触觉。因此即使身体不是原生生物形态,但无论如何变化,大脑从身体获得的感知与原有生物形态的身体根本没有区别,这些特点必须依赖于强大的脑机接口功能。显然我们现在的脑机接口技术里<阿丽塔>中描述的还相差很远,但我们已经走出了非常关键一步,在不久的将来还真有可能将阿丽塔从科幻变成现实。

生命有三种形态。最低级是动物,它的软硬件都无法升级。动物受本能驱使,没有思考能力,它们的身体形态必须在自然选择的基础上,经过千万年的变化才能改变。第二种形态是人,我们的硬件无法升级,但软件却能升级,当人经过学习,掌握新技能,新观点,人的精神就可以得以升华;最高形态则是软硬件都能升级,这一点依靠脑机接口技术可以实现,或许不久的将来,人的身体能像电影里一样,那部分坏了就像换一个零件一样换掉,特别是在新硬件的支持下,人甚至能获得超人功能。

科技的发展使人得到前所未有的关怀。我们看到苏大强患老年痴呆症后,悲从心来。看到人们遭受不幸事故后,人体残缺带来精神上的万分痛苦。倘若科学技术能进一步发展,这些痛苦能得以完美的解决,于是人便能活得更快乐,更有尊严。

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