神經(jīng)塵埃,、腦波打字,、迷你大腦……

2018年的腦科學(xué),，要研究什么

本報記者 劉 霞

人腦可謂人體最復(fù)雜、最神秘的器官,，無數(shù)科學(xué)家殫精竭慮,，也不過才揭開其奧秘的冰山一角。

21世紀(jì)是腦科學(xué)時代,。為了進一步了解大腦,，監(jiān)測大腦活動的研究進行得如火如荼，已在學(xué)術(shù)界和商業(yè)界掀起一股淘金熱,?！犊茖W(xué)美國人》雜志在近日的報道中指出，2018年,，科學(xué)家將繼續(xù)在腦科學(xué)領(lǐng)域深耕,，該領(lǐng)域最值得期待的三大技術(shù)當(dāng)屬神經(jīng)塵埃、大腦打字以及迷你大腦,。

神經(jīng)塵埃：神經(jīng)元和外部數(shù)字世界的“橋梁”

2016年1月,，美國國防部高級研究計劃局(DARPA)宣布，投資6500萬美元開展“神經(jīng)工程系統(tǒng)設(shè)計”(NESD)項目,，旨在研發(fā)一種能在大腦與數(shù)字世界之間實現(xiàn)精準(zhǔn)通信的植入式系統(tǒng),。這種接口可將大腦神經(jīng)元的電化學(xué)信號轉(zhuǎn)化成信息技術(shù)語言的0和1。該研究有望增進科學(xué)家們對視覺,、聽覺,、語言神經(jīng)基礎(chǔ)的理解，并最終為神經(jīng)缺陷患者帶來新的療法,。

該計劃的第一步是監(jiān)測神經(jīng)元的電化學(xué)信號,。DARPA表示，如果一次可以監(jiān)測100萬神經(jīng)元的電化學(xué)信號,，就足夠了,。為此，美國布朗大學(xué)的科學(xué)家正在研制包含有電極的鹽粒大小的“神經(jīng)顆?！?neurograin),，以探測神經(jīng)元的放電等，所有這些都通過無線電頻率天線進行,。

而加州大學(xué)伯克利分校工程與計算機科學(xué)教授米歇爾·馬哈比斯研制的“神經(jīng)塵?！?neural dust)已能做到這一點。2016年,，他和同事們在一項針對大鼠的研究中報告說,，這些微小的無線設(shè)備可監(jiān)測神經(jīng)元的“一舉一動”。團隊的主要科學(xué)家都加入了埃隆·馬斯克的初創(chuàng)公司“神經(jīng)鏈接”(Neuralink)，該公司是與日俱增的腦科學(xué)初創(chuàng)企業(yè)中的翹楚,。

現(xiàn)在,，馬哈比斯團隊正努力讓“神經(jīng)塵埃”接收外部信號,，并使神經(jīng)元能以特定方式放電,。馬哈比斯說，這種“神經(jīng)塵埃將是有史以來研制的最小刺激器”,。

最終,，科學(xué)家們希望能通過這項設(shè)備獲得神經(jīng)代碼——比如，讓這些設(shè)備傳輸癱瘓病人行走所需的準(zhǔn)確代碼,。他們也在破譯理解口語的神經(jīng)代碼。盡管上述研究可能會引發(fā)一些倫理問題,，但專家表示,，這樣的問題在神經(jīng)科技領(lǐng)域并不鮮見。

大腦打字：將思想轉(zhuǎn)化為文本

馬斯克當(dāng)然不會是唯一一個對人類大腦感興趣的億萬富翁,。臉書(Facebook)公司也正在全速推進其“沉默的演講”計劃,。

該項目負責(zé)人、神經(jīng)科學(xué)家馬克·謝夫勒特說,，很少有人在工作中使用語音助手,，因為人們不喜歡在別人面前大聲說出他們想要發(fā)表的內(nèi)容。但如果你能直接從大腦打字,，你就可以快速地將思想轉(zhuǎn)化為文本,，而不需要說出來。而且,，早期測試告訴我們,，這不只是科幻小說中出現(xiàn)的情節(jié)。謝夫勒特說：“那里(大腦)有信號,，你可以利用它,。”

Facebook高級技術(shù)中心已經(jīng)運行“思想驅(qū)動打字”項目兩年,。2016年,，謝夫勒特離開約翰·霍普金斯大學(xué)加入該團隊。2018年,，該項目有望實現(xiàn)每分鐘打100字的速度,，將思想轉(zhuǎn)化為文本，比現(xiàn)在的腦機接口快20倍,。據(jù)悉,，目前能實現(xiàn)的“意念打字”紀(jì)錄是每分鐘8個詞，并且需要使用植入電極,。

謝夫勒特表示,，為了達成目標(biāo),，他的團隊將雙管齊下。一隊致力于開發(fā)可以讀出高質(zhì)量神經(jīng)數(shù)據(jù)的非侵入技術(shù),；另一隊致力于大腦科學(xué),，尤其是更好地掌握語言和表達機制。

人腦類器官：慢慢撕去“迷你”標(biāo)簽

5年前,，奧地利科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了用干細胞培育人腦組織的方法,，人腦類器官自此取得驚人進展。現(xiàn)在,，有很多科學(xué)家正在利用人類干細胞創(chuàng)造三維類器官,，這些類器官可以發(fā)育成功能神經(jīng)元、大腦皮質(zhì),，以及其他模擬全尺寸器官的結(jié)構(gòu),。

制造大腦類器官的技術(shù)發(fā)展非常快,，就在2017年12月,，研究人員僅花費數(shù)周而非數(shù)月，啟動這一過程,，創(chuàng)建出了大腦類器官,。我們有理由期望2018年獲得更接近現(xiàn)實的突破。

大腦類器官對于研究大腦和腦部疾病非常重要,。比如,，那些源自遺傳性精神障礙(如精神分裂癥)患者的干細胞制成的大腦類器官，將有望揭示這些患者的大腦發(fā)育到底出了什么問題,。

盡管如此,，科學(xué)家指出，真正值得我們期待的是以下兩大技術(shù)進步,。一是給類器官供血,，哈佛大學(xué)的喬治·切奇據(jù)悉已經(jīng)做到了這一點，只是沒有公開發(fā)表研究成果,?！把芑笨墒勾竽X類器官的直徑由目前的四分之一英寸變大一點，或許可以讓其擺脫“迷你”標(biāo)簽,，成為一個真正成熟的實驗室培育大腦,。

二是賦予大腦類器官一種感官輸入(或許可通過視網(wǎng)膜)，有傳言說有一個實驗室已經(jīng)成功了,。從理論上來說,，這可能讓這些小小的大腦類器官擁有體驗。

腦科學(xué)作為新的科技“邊疆”，其進展不僅關(guān)乎人類的健康和福祉,，也關(guān)乎未來的生產(chǎn)力,，有望深刻改變社會。2018年或許是見證奇跡的時刻,。