《阿麗塔：戰(zhàn)斗天使》腦機(jī)接口技術(shù)的過去與未來

艾星雨

在遙遠(yuǎn)的未來，世界毀滅于天墜之戰(zhàn)，殘存的人類在廢墟中又如大火過后的野草一般復(fù)興起來。醫(yī)生依德在垃圾堆里跋涉，尋找一切可以重新利用的東西。忽然，一樣特別的東西吸引了他的目光。那是一顆金屬制成的頭顱，里面有一顆完好無損的大腦。依德把金屬頭顱接到一具機(jī)器身體上，然后喚醒了她，還給這個有著人類大腦和機(jī)器身體的女孩取了個名字，叫“阿麗塔”。

這個情節(jié)發(fā)生在科幻電影《阿麗塔：戰(zhàn)斗天使》的片頭。后面的劇情就很簡單了，阿麗塔一邊尋找自己的真實身份，一邊用機(jī)器身體大殺四方。不過，看過電影的觀眾都會有一種疑問：真的能將人的大腦與機(jī)器相連接嗎？

答案是肯定的。這種技術(shù)叫“腦機(jī)接口”，科學(xué)家研究它已經(jīng)很久了。它是在人腦（或動物腦）與外部電子設(shè)備之間建立的直接連接通路。借助腦機(jī)接口，大腦能夠直接感知并理解電子信號的內(nèi)容，而大腦發(fā)出的指令，無需鍵盤和鼠標(biāo)，也能為外部電子設(shè)備所理解，并得到徹底的執(zhí)行。

【看過去】

研究異常艱難，幾家歡喜幾家愁

埃博一菲茲是最早將機(jī)器與大腦連接到一起的先驅(qū)人物之一。早在1969年，在個人電腦都沒被發(fā)明出來的時代，他證實，通過放大猴子們的大腦信號，它們可以控制表盤上指針的運動。在那之后，針對腦機(jī)接口的研究就如火如荼地開始了，迄今已有50年的歷史。其間，不少相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)上市，開始造福人類，應(yīng)用范圍最廣的無疑是各種“神經(jīng)假體”。

耳蝸是人體的聽力器官，世界上有很多人因為耳蝸受損而聽不到任何聲音。人工耳蝸就是借助腦機(jī)接口技術(shù)制造而成。這種電子設(shè)備能將聲音按照一定的規(guī)律，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娮有盘枺ㄟ^細(xì)細(xì)的線路接入聽覺神經(jīng)，使耳聾的患者重新聽到聲音。迄今為止，已經(jīng)有數(shù)十萬患者因為人工耳蝸的出現(xiàn)過上了更加幸福的生活。此外，人工視網(wǎng)膜用于恢復(fù)視力，人工心臟替代生病的心臟，都可以算成是腦機(jī)接口技術(shù)的應(yīng)用。

當(dāng)然，神經(jīng)假體離科幻小說中設(shè)想的腦機(jī)接口還有很遠(yuǎn)的距離。原因固然是多方面的，但最主要的原因是大腦與機(jī)器的連接非常困難。一邊是柔軟而多變的生物組織，一邊是堅硬而復(fù)雜的電子設(shè)備，要把兩者連接起來，難度可想而知。

常見的腦機(jī)接口有三種：一種是把外部設(shè)備直接植入大腦灰質(zhì)的侵入式腦機(jī)接口;第二種是部分侵入式腦機(jī)接口，把外部設(shè)備植入顱腔內(nèi)，但是位于灰質(zhì)外;第三種，也是研究者最想研究的，非侵入式腦機(jī)接口，無需把設(shè)備植入人體，而是使用類似神經(jīng)成像術(shù)之類的技術(shù)，在大腦之外讀取大腦的電信號。但這三種接口都存在問題。比如，侵入式腦機(jī)接口獲取的神經(jīng)信號質(zhì)量比較高，但容易引發(fā)免疫反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致信號質(zhì)量的衰退甚至消失。

困難重重，但科學(xué)家們并沒有放棄。

【觀如今]

成功案例令人欣喜，曙光在前

部分截癱患者身上絕大多數(shù)的神經(jīng)和肌肉都是完好無損的，僅僅是脊髓受了創(chuàng)傷，使得來自大腦的神經(jīng)信號沒法送達(dá)肌肉而已。那么，設(shè)法讓他的神經(jīng)信號到達(dá)指定位置，是不是就可以治好他？基于這樣的想法，2016年，科學(xué)家在猴子身上做了一個驚人的腦機(jī)接口實驗。

首先，是要設(shè)法從大腦中把運動信號提取出來?？茖W(xué)家在正常猴子的大腦運動皮層中植入一個電極陣列，就可以將一塊腦區(qū)當(dāng)中所有的信號盡收眼底。科學(xué)家還用上了動作捕捉技術(shù)（一種用于電影特效拍攝的技術(shù)），把這些信號和特定的運動聯(lián)系起來。

隨后，科學(xué)家又用與第一步類似的辦法，獲取了脊髓神經(jīng)元活動和特定肌肉運動之間的關(guān)系。這樣，幾級神經(jīng)信號和運動的關(guān)系都理順了。

第三步，科學(xué)家馬上找來了兩只脊椎中段受傷導(dǎo)致右后腿無法動彈的猴子。他們在這兩只殘疾猴子的腦部運動皮層中植入電極陣列，在腰椎脊髓內(nèi)植入電刺激裝置——后者能夠?qū)顾柚锌刂朴液笸冗\動的神經(jīng)元進(jìn)行刺激。開關(guān)開啟，猴腦中的電極陣列迅速記錄下猴子腦部的神經(jīng)信號，并將其無線傳輸?shù)礁浇碾娔X中，電腦分析出猴子的運動意圖后，再把信號發(fā)送給末端脊髓內(nèi)的電刺激裝置，給予脊髓特定的刺激，讓下肢做出正確的動作。僅僅在受傷后六天，猴子就能借助這一系統(tǒng)勉強(qiáng)讓殘腿參與行進(jìn)，又經(jīng)過一系列的訓(xùn)練，猴子已經(jīng)大致恢復(fù)運動能力。

猴子的實驗雖然還不夠完美，但已經(jīng)足夠令人驚嘆。也許在不遠(yuǎn)的將來，高位截癱將不再令人絕望，腦機(jī)接口技術(shù)將使患者重新站立起來。

【望未來】

從修復(fù)到超越，喜憂參半

盡管面臨著諸多挑戰(zhàn)，科學(xué)家對腦機(jī)接口的未來仍感到樂觀。他們相信，我們的大腦具有驚人的適應(yīng)能力，能夠?qū)W會與腦機(jī)接口技術(shù)“相處”，就像學(xué)會駕駛汽車或者使用觸摸屏一樣。近幾年，包括埃隆-馬斯克（“神經(jīng)交聯(lián)”公司）、布萊恩-約翰遜（“內(nèi)核”公司）等在內(nèi)的成功企業(yè)家已經(jīng)宣布成立新的公司，致力于研究腦機(jī)接口。這會使腦機(jī)接口技術(shù)在不遠(yuǎn)的將來取得突破性進(jìn)展。

當(dāng)腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展到一定程度后，首先受益的就是數(shù)量眾多的殘疾人。因為種種原因，很多人失去了手臂和腿，不得不裝上假肢。但這些假肢都是徒有其形，只是擺設(shè)，沒有多大用處。但在未來，用先進(jìn)的機(jī)械技術(shù)制造出具有運動能力的假肢，再用腦機(jī)接口技術(shù)，讓假肢的電子設(shè)備與神經(jīng)系統(tǒng)相連接，這樣，大腦能夠感知假肢的存在，并能夠直接指揮它們運動，于是，這些肢體殘疾者就可以獲得與常人一樣的運動能力。

將來，借助腦機(jī)接口技術(shù)，不但能修復(fù)殘疾人的受損肢體，也能增強(qiáng)正常人的功能。例如，深部腦刺激技術(shù)現(xiàn)在用于治療抑郁癥和帕金森氏病，將來也可能用來改變正常人的一些腦功能和個性。又比如，海馬體神經(jīng)芯片如今用于修復(fù)丟失的記憶，將來可能用來增強(qiáng)正常人的記憶。還有人幻想，將來只需要把知識輸入神經(jīng)芯片，人就可以學(xué)會某一門學(xué)科的全部，用不著像現(xiàn)在這樣苦苦學(xué)習(xí)呢。

但這些科技進(jìn)步也會帶來一系列倫理問題。在《阿麗塔：戰(zhàn)斗天使》的時代，由于腦機(jī)接口技術(shù)高度發(fā)達(dá)，身體各部分非常容易被機(jī)器代替，只要大腦還在，身體被破壞到任何程度都不怕。這就使得他們對自己的身體極不珍惜，任意損毀，格外熱衷于暴力，甚至為了尋求刺激，參加可以隨便傷害對手的機(jī)動球比賽。他們的身體完全不是現(xiàn)在的樣子，而是想怎樣設(shè)計就怎樣設(shè)計，用輪子代替腿，用尖刀代替手臂，都屬于常見設(shè)計，改造成蜘蛛、螃蟹、章魚或者不知道是什么的形狀，也比比皆是。那么，在這種情況下，他們還算是“人”嗎？這些問題都值得深思。（責(zé)任編輯：白玉磊 責(zé)任校對：司明婧）