可以控制你大脑的植入物

年代豪恩·帕特尔的声音如此平静，以至于我们很容易看到他是如何说服病人让他在他们大脑深处进行实验的。在他位于马萨诸塞州总医院(Massachusetts General Hospital)的办公室里(他同时也是哈佛医学院(Harvard Medical School)的教员)，这位神经学家在电话里谈论灰质，几乎就像在指导我冥想一样。或者，这可能只是他在详细介绍他刚刚发表的一篇论文时产生的令人兴奋的效果大脑他展示了如何在病人身上植入植入物，通过刺激位于大脑中心附近的尾状核来增强学习能力。¹他告诉我，你必须根据游戏主动学习阶段中某些神经元的活动来调整电脉冲的时间。一个完美定时的脉搏可以加快他的病人做出正确联想的速度。他说，通过使用类似的方法，他已经诱使人们在财务上更加保守。他的病人都不知道发生了什么。他们的行为感觉就像他们自己的行为。

这种力量是帕特尔和他在哈佛大学的同事、纳米技术先驱查尔斯·雷伯(Charles Leiber)所称的“精密电子医学”的前奏。帕特尔一直在与雷伯合作设计一种新的脑机接口，一种大脑不会识别为外来的接口。在自然生物技术，他们解释了他们的类似神经网络的网状结构将如何提供治疗神经退行性和神经精神疾病的新方法，控制最先进的假肢，并增强人类认知能力。在我看来，这就像是埃隆·马斯克(Elon Musk)的剧本里的一页。马斯克和他的公司Neuralink打赌，如果人类与机器融合，我们就不用担心人工智能为我们准备了什么。

在我和帕特尔的谈话中，我们讨论了Neuralink的新大脑探测器，大脑的语言，以及他用机器增强人类能力的愿景。帕特尔追求新的大脑控制方式，并不是受反乌托邦未来愿景的驱使。帕特尔说:“这只是一种基本的好奇心。”它始于一节关于异常心理学的神经科学课。他说:“这门课讲的是所有这些有趣的失调症，它们让人做出难以想象的不寻常的事情。”“我们的描述一直是，我们的大脑中有神经元可以激发动作电位，这些电压的瞬时变化。它们与其他神经元相连，通过这个，发生了一些交流，最终导致了这些行为。但没有人能详细解释发生这种情况的实际机制。”当时，帕特尔知道他有自己的使命。

跟我们说说你一直在研究的网状大脑植入。

这些都是重新设计的接口。神经组织密度高得惊人。我们有神经元，星形胶质细胞，胶质细胞，以及这些细胞中不同的隔间。这些接口在脑细胞的规模上是非常小的。他们也超灵活。它们可以一直植入而不会产生任何不想要的免疫反应或副作用。这从根本上改变了我们思考神经电子学如何应用于治疗大脑疾病的方式。如果你能理解大脑的语言，它的代码，神经放电模式的空间定位，你可以用电刺激人工输入信息到大脑，以控制思想和行为。

理解神经密码是开发大脑潜能的关键吗?

通过理解这个密码，我们可以释放将大脑与机器融合的力量。类组织电子是最早的技术之一，它有可能激发我们理解大脑代码的能力，因为它们与大脑本身和谐共存——它们可以持续并记录给定的一组神经元一年多的时间。

我的重点不是让我们的大脑像人工智能一样快或一样好，而是创建一个链接。

一旦人类定期与网状电子设备接触，大脑会发生什么变化，以及我们对它的理解会如何?

真正有趣的事情将会出现，这是一个独特的机会去思考如何将新的信息输入大脑。无论你通过一个稳定的神经界面设想出什么，大脑将学会识别这些模式，并给这个有机体一些意义，就像我们对光线照射视网膜和空气分子在我们耳蜗上的运动有一些意义一样。眼睛和耳朵只是传感器的类型——稳定的接口——我们是用它们来构建的，但你可以想象一下，当大脑发育时，新的传感器会与大脑整合在一起。

大脑并不关心输入是什么。没有程序能让我们的神经元以某种方式连接起来，比如，以我们需要的方式。不同的神经元识别线和角，其他神经元编码颜色、运动和视差，以及其他原始的视觉特征。这些神经元将它们的轴突发送到大脑的其他部分，然后这些部分将这些原始的特征结合起来，并开始重新组合它们，让我们对我们正在看的视野有一个感知。这是世界的崩溃和重建。它通过一种试错，反馈，突触修剪和其他发展程序来实现这一点。

通过一个全新的界面，新的输入会向我们的知觉领域或心理空间引入什么?

这绝对是梦，推测的一面。但这引入了什么，或者说减少了什么，是我们所拥有的约束。带宽有限。最近发表了一篇很有趣的论文²这表明，世界上所有语言的信息承载能力大致相同，这非常令人惊讶和有趣。我认为它可以携带39位，利用人体的设备进行交流。另一方面，神经接口可以利用技术——摄像头或互联网或任何东西——来减少带宽限制。你可以想象直接连接到人类的信息处理中心。

你怎么看待埃隆·马斯克和他的公司Neuralink正在开发的神经界面?

这是沿着人们已经在开发的各种技术的路线。埃隆·马斯克显然是在解决棘手问题方面出了名的人，我认为这是一个非常棘手的问题，从我们今天开始讲起。他们今天的成就肯定是经过了大量的努力才取得的。有很多技术细节，制造和制造这些东西，我认为是很有价值的，如果你想达到商业规模，这可能不是他们告诉外面的人的东西，它不是真的很有趣。我很好奇他们在一到两年后会怎么样，但我不认为这是根本性的改变。

问题是你无法深入到大脑深处。它也不能维持大脑的三维结构。你可以把网状电子设备放在大脑的任何地方——它是三维结构的，所以你在这个意义上不受限制。话虽如此，我认为你可以得到一些信息。问题变成:你需要多少?你想要做的事情需要什么?答案很简单，你希望在一个非常稳定的神经界面中有大量的通道。这是你能想象到的最极端最好的界面，梦想中的界面。我想网眼上有这个。

你认为神经界面能提高我们的认知能力，让我们不用担心人工智能会取代我们吗?

我不知道其他人是怎么想的，但如果是我，我的重点不会是让我们的大脑像人工智能一样快或一样好，而是创建一个链接。假设我已经开发出了人工智能——也许是一个机器人，或者是一个语音检测算法。我想做的是把那个设备的带宽，合并到我的大脑中。这并不是说我需要把世界上的知识下载到我的大脑，然后让我的大脑处理它，在内部开发一个算法。我们已经有谷歌来做了。我真正想做的是能够使用我所拥有的感官输入。

你可以用电刺激人为地将信息输入大脑来控制思想和行为。

我的办公室就在水面上,在波士顿,我看到这艘船,也许我不知道什么样的船,或需要多少成本:不是很令人难以置信的如果我的大脑能与非常高带宽连接存储库和提取这些信息,我凭直觉知道答案吗?它说的是我大脑能理解的同一种语言。所以这和看手机浏览几个不同的网站是不同的。这就是我想象的思维和机器的融合。

你把网状界面植入人体内了吗?

我们现在正在进行第一个人体研究。你可以想象，一旦你变成人类，我们必须做额外的工作来验证材料的安全性，如何消毒，以及所有这些额外的工作。我们即将在人类身上进行首次试验。

你的界面是否改变了我们对大脑疾病的看法?

是的，这很令人兴奋，因为很多疾病，尤其是认知障碍，比如精神疾病和神经退行性疾病，现在有了非药物疗法。描述一种大脑疾病的糟糕方法是给它贴上抑郁、强迫症或创伤后应激障碍的标签，因为它没有描述症状的丰富程度。这只是一个试图对一种复杂疾病进行分类的词。

但是想象你有这种知识和这种能力来评估所有这些不同的认知功能根据他们的神经密码选择，学习，遗忘。如果你能做到这一点，你现在就可以把一种复杂的疾病描述成所有这些认知症状的功能，对吧?有了抑郁症，你可能会发现你的决策发生了一些变化。你可能会看到你的意志行为的变化，你移动、探索或利用你的环境的多少。慢慢地，我们开始想象如何用数据来量化这些事情，而不是用DSM，它本质上是一份症状清单。

眼睛和耳朵只是我们制造的传感器，但你可以想象新的传感器在大脑发育的过程中与大脑整合在一起。

神经密码到底是什么?

它是大脑用来表达信息的工具。神经元就是一个例子。你可以用很多不同的方式来理解神经元。这是一个非常复杂的细胞，但通常对神经元的探索都是在动作电位的水平上。你可以把它想象成硅电路中的晶体管。晶体管是一种二进制表示，即0或1。神经元也是类似的。它有一些复杂性和更细微的差别，但它要么开火，要么不开火。你有大约860亿个神经元，它们都在一个特定的时间内发出或不发出信号。在接下来的时间里，它们在这个空间和时间模式中要么发出信号，要么不发出信号——这意味着神经元在大脑中的位置，以及这个神经元与什么相连接。

这种代码的模式，这种发射，是一种语言。就好像它有语法，有词汇。正是通过这些代码，我们周围世界的信息得以呈现。这来自我们的感官系统，我们的眼睛和耳朵，我们的触觉，嗅觉和味觉。但它也来自我们的大脑本身，来自我们的记忆，我们的经历。这一切都表现在我们的大脑相互连接的方式上，并赋予我们独特的个性。正是通过这种特殊的方式我的神经元在我的大脑中被组织起来，我的神经元被激活的方式，模式，时空模式和动作电位，我能够代表我周围的信息并完成所有这些复杂的认知任务。

我们能理解多少神经密码?

我们明白了很多。有一些令人难以置信的例子是基于神经活动来解码人类语言模式的。它是通过阅读你大脑的活动来表达你的想法。有一些增强记忆的例子。有一些植入记忆的例子。真是令人印象深刻。

类组织电子设备能帮助治疗脑损伤吗?

是的。因为它们与大脑非常相似，所以出现了一些有趣的特性而这些特性在神经界面中是没有被考虑到的。人类大脑有两个神经源性区域。也就是说，大脑中有两个特定区域有能力产生新的脑细胞。为了让这些新的脑细胞到达大脑的其他部分，它们沿着由其他神经元创建的支架移动。它们在神经元的轴突上运动。轴突伸出来接触其他神经元。这就是神经元相互连接的方式。这就是我们发展的方式在子宫内，这就是我们的脑细胞如何到达所有正确的地方。它们在其他神经元的支架上移动。

我们观察到的是神经元沿着电子网本身移动。这非常有趣，因为它为思考治疗应用开辟了新的途径。如果某人中风了，大脑的某个特定区域失去了血液流动，因此就失去了氧气和营养，大脑的那个区域就会死亡。如果你可以连接,通过脚手架由电子网,两个神经源性领域,利用新的神经元的水库,和结束该地区的大脑受损的中风,你有一个新的机制重组大脑的细胞,可以便于治疗。

你怎么看深层大脑刺激?

脑深部电刺激就像起搏器对心脏的电刺激，目的是减轻不想要的症状。它被最成功地用于治疗运动障碍，如帕金森氏症。但迄今为止，这种方法受到了我们所使用的技术的限制，特别是连接大脑的电极。现在存在的大多数电极都很大，很硬，而且大脑的组成和这个外来的金属物体之间存在根本的不匹配。它也以开环方式工作。也就是说，没有反馈。如果你在睡觉，它仍然是在固定的量。它是不会改变的。你的大脑是一个高度封闭的循环。当你拿起一杯水时，你肌肉中的本体感觉纤维会向你反馈你的手在空间中的位置信息。 Your brain is continuously readjusting the movements in order to make sure that your hand ultimately reaches that target. So if you understand enough about the neural code and how that code represents the symptoms that you’re targeting, then you can imagine there might be more intelligent ways to turn on and off, or augment, the stimulation profile to better enhance the therapy.

布莱恩·加拉格尔是《浪漫的事实》的编辑鹦鹉螺博客。在推特上关注他@BSGallagher．

参考文献

1.比克,S.Ket al。尾状核刺激促进学习。大脑142, 2930 - 2937(2019)。

2.Coupé， C.， Mi Oh, Y.， Dediu, D.， & Pellegrino, F.不同的语言，相似的编码效率:人类交流小生境的可比信息率。科学的进步5,(2019)。

引导图像:白色moocca / shutterstock