人們就可以直接通過思想或意念來控制某些外部的器物了。關于這些問題的探索,就構成了后來腦機接口這個領域的主要探索內容。
關于以上這些議題的最初探索可能可以追溯到1924年漢斯·伯格(HansBerger)關于腦電圖(Electroencephalog-raphy,簡稱EEG)的研究。如前所述,信息在神經網絡之間的傳遞從本質上講是神經元的鋒電位通過神經突觸進行的傳導,因而從理論上講,人們通過設備是可以測量出由此產生的電活動的。根據這一點,伯格將銀線插入了病人的頭皮(后來改為用銀箔貼在患者頭皮),然后將導線連接到了測量儀器。他發(fā)現,當病人進行思考活動或者有了某些情緒變化時,儀器上顯示的電壓就會變化。雖然,由于儀器精度的限制,伯格的實驗結果并不精確,但他至少證明了腦內信息傳導的電本質,并為后來的研究奠定了基礎。
在伯格之后,學者們用腦電圖進行了很多的研究。其中非常有意思的一個研究(或者更確切的說是表演)來自于美國作曲家阿爾文·盧西爾(AlvinLucier)。1965年,他戴上了一個測量腦電圖的頭盔,并將頭盔和濾波器、放大器和混音板等設備連接,從而構成了一個簡單的腦內外連接網絡。借助這個網絡,盧西爾用自己的腦活動所產生的電流成功地控制了設備,并模擬出了打擊樂的效果?,F在,人們依然可以在Youtube上看到這段名為《獨奏者的音樂》(MusicforSoloPerformer)的表演。
1969年,華盛頓大學的研究員埃伯哈德·費茲(EberhardFetz)在猴子身上做了一個有趣的實驗。他將猴子大腦中的一個神經元和一個儀表盤連接到了一起。這樣,猴子就可以通過某種思考來觸發(fā)神經元,從而讓儀表盤轉動。每當儀表盤轉動時,猴子就會得到食物作為獎勵。通過幾次學習,猴子就學會了這個游戲,并學會了用動腦來控制儀表盤。雖然從表演效果上看,這個猴子實驗可能并不如Neuralink所展示的猴子用意念打“MindPong”的視頻,但其背后的技術原理卻是共通的。
隨著人們對于腦機接口的探索逐漸增多,其潛在的價值開始越來越多地顯露出來,從而其本身成為一個獨立研究領域的條件也業(yè)已成熟。1970年,美國國防高級研究計劃局(DARPA)開始組建研究團隊,對腦機接口的相關技術進行研究。1973年,加州大學洛杉磯分校教授雅克·維達爾(JacquesVidal)發(fā)表了一篇名為《論直接的腦機交流》(TowardDirectBrain-ComputerCom-munication)的論文,并在其中正式提出了“腦機接口”的概念和定義。由此,腦機接口正式成為了一個獨立的研究領域。自此之后,各種關于腦機接口的研究就如雨后春筍一樣地出現了,其中自然也不乏一些“瘋狂”的研究。
在回顧相關研究時,我們難以回避的一個名字是菲爾·肯尼迪(PhilKennedy)。從上世紀70年代,也就是腦機接口這個領域剛剛出現起,肯尼迪就一直致力于相關問題的研究,并為此做出過很多卓越的貢獻。比如,上世紀90年代,他就嘗試將侵入式腦機接口植入了一位癱瘓病人的大腦,從而讓他實現了用意念來打字交流。當時,媒體曾經對其進行過專門的報道,并將其奉為“賽博格之父”(注:賽博格是英文Cy-borg的音譯,意味半機器人)。
從很早開始,肯尼迪就在為一個問題而煩惱:為了提升對腦內信號的接收效率,有時科學家們不得不將電極植入腦內。但是,一方面這些電極很容易在體內發(fā)生游離,另一方金屬制的電極很容易碰傷細胞,最后可能整個黏在疤痕組織上。無論是哪一種情況發(fā)生,設備的效率都會受到很大的影響。這意味著,為了維持設備的使用效率,植入芯片的患者可能面臨不斷的手術。針對這些問題,肯尼迪研究了多年,并在2014年發(fā)明了一款“親神經電極”(Neu-rotrophicelectrode)。從理論上講,這款電極可以很好地克服舊有電極的問題,因而可以避免多次手術的麻煩。但問題是,在肯尼迪發(fā)明了“親神經電極”后,卻因為經費缺乏而無法找人來進行人體實驗。
為了驗證自己發(fā)明的可靠性,當時已經66歲的肯尼迪一不做、二不休,干脆讓人鋸開了自己的頭蓋骨,將“親神經電極”植入了自己的腦內。由于年事已高,所以手術后的肯尼迪甚至短暫地產生了意識和記憶障礙,但幸運的是,后來的實踐表明,這次“腦洞大開”的實驗是有價值的,“親神經電極”確實比以往的電極表現出了更好的性狀。這意味著,這項瘋狂的發(fā)明將有可能為大量因病而癱瘓或者有行動障礙的患者帶來更好的康復條件。
雖然并不是每一個腦機接口領域的專家都會和肯尼迪一樣對自己下得去狠手,但在旁人看來,他們的各種實驗也大多可以用瘋狂來形容。不過,恰恰是這些看似瘋狂的研究,讓窺探大腦行為、直接溝通腦和機器的想法逐漸從科幻走入了現實?;蛟S,這就是瘋狂的科學家們帶給世界的禮物吧。
冠隆醫(yī)療專注生物電傳感技術,為生物醫(yī)學、神經科學、運動科學、心理學、人機互聯、感知和意識等領域提供可靠的產品與解決方案。