神經(jīng)塵埃,、腦波打字、迷你大腦……

2018年的腦科學,，要研究什么

本報記者 劉 霞

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

21世紀是腦科學時代。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,，已在學術(shù)界和商業(yè)界掀起一股淘金熱?！犊茖W美國人》雜志在近日的報道中指出,，2018年，科學家將繼續(xù)在腦科學領域深耕,，該領域最值得期待的三大技術(shù)當屬神經(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家們對視覺、聽覺,、語言神經(jīng)基礎的理解,，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)元的電化學信號,。DARPA表示,，如果一次可以監(jiān)測100萬神經(jīng)元的電化學信號，就足夠了,。為此,，美國布朗大學的科學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。

而加州大學伯克利分校工程與計算機科學教授米歇爾·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，這些微小的無線設備可監(jiān)測神經(jīng)元的“一舉一動”,。團隊的主要科學家都加入了埃隆·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?！苯邮胀獠啃盘枺⑹股窠?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,，科學家們希望能通過這項設備獲得神經(jīng)代碼——比如,，讓這些設備傳輸癱瘓病人行走所需的準確代碼。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)科技領域并不鮮見,。

大腦打字：將思想轉(zhuǎn)化為文本

馬斯克當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。

該項目負責人,、神經(jīng)科學家馬克·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?！?/p>

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,，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,，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”標簽

5年前，奧地利科學家發(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?，F(xiàn)在，有很多科學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?？欤驮?017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。