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(bào)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(shí)代。為了進(jìn)一步了解大腦,，監(jiān)測(cè)大腦活動(dòng)的研究進(jìn)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(bào)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(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)宣布,，投資6500萬美元開展“神經(jīng)工程系統(tǒng)設(shè)計(jì)”(NESD)項(xiàng)目，旨在研發(fā)一種能在大腦與數(shù)字世界之間實(shí)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(hào)轉(zhuǎn)化成信息技術(shù)語言的0和1,。該研究有望增進(jìn)科學(xué)家們對(duì)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(jì)劃的第一步是監(jiān)測(cè)神經(jīng)元的電化學(xué)信號(hào),。DARPA表示,，如果一次可以監(jiān)測(cè)100萬神經(jīng)元的電化學(xué)信號(hào)，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)顆粒”(neurograin),，以探測(cè)神經(jīng)元的放電等,，所有這些都通過無線電頻率天線進(jìn)行。

而加州大學(xué)伯克利分校工程與計(jì)算機(jī)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(diǎn),。2016年,，他和同事們?cè)谝豁?xiàng)針對(duì)大鼠的研究中報(bào)告說，這些微小的無線設(shè)備可監(jiān)測(cè)神經(jīng)元的“一舉一動(dòng)”,。團(tuán)隊(duì)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(tuán)隊(duì)正努力讓“神經(jīng)塵?！苯邮胀獠啃盘?hào)，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(xiàng)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(huì)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(huì)是唯一一個(gè)對(duì)人類大腦感興趣的億萬富翁,。臉書(Facebook)公司也正在全速推進(jìn)其“沉默的演講”計(jì)劃。

該項(xiàng)目負(fù)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?yàn)槿藗儾幌矚g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(cè)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(hào)，你可以利用它,?！?/p>

Facebook高級(jí)技術(shù)中心已經(jīng)運(yùn)行“思想驅(qū)動(dòng)打字”項(xiàng)目?jī)赡辍?016年，謝夫勒特離開約翰·霍普金斯大學(xué)加入該團(tuán)隊(duì),。2018年,，該項(xiàng)目有望實(shí)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(jī)接口快20倍,。據(jù)悉,，目前能實(shí)現(xiàn)的“意念打字”紀(jì)錄是每分鐘8個(gè)詞，并且需要使用植入電極,。

謝夫勒特表示,，為了達(dá)成目標(biāo)，他的團(tuán)隊(duì)將雙管齊下,。一隊(duì)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(duì)致力于大腦科學(xué)，尤其是更好地掌握語言和表達(dá)機(jī)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(xì)胞培育人腦組織的方法，人腦類器官自此取得驚人進(jìn)展?，F(xiàn)在,，有很多科學(xué)家正在利用人類干細(xì)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?？?，就在2017年12月，研究人員僅花費(fèi)數(shù)周而非數(shù)月,，啟動(dòng)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(shí)的突破,。

大腦類器官對(duì)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(xì)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(jìn)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(diǎn),，只是沒有公開發(fā)表研究成果,。“血管化”可使大腦類器官的直徑由目前的四分之一英寸變大一點(diǎn),，或許可以讓其擺脫“迷你”標(biāo)簽,，成為一個(gè)真正成熟的實(shí)驗(yàn)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(gè)實(shí)驗(yàn)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(yàn)。

腦科學(xué)作為新的科技“邊疆”,，其進(jìn)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(huì),。2018年或許是見證奇跡的時(shí)刻,。