馬斯克宣佈進行腦機接口人體實驗:改變人類未來的前沿技術-腦科技！_風聞

最近，馬斯克剛剛宣佈要花440億美元吞下推特，就迫不及待在上面公佈了他的腦機接口新進展。

他透露已經取得了美國食品和藥物管理局的審批，將在今年進行人體實驗：

馬斯克透露將在年內進行腦機接口人體實驗

Neuralink，是馬斯克稱旗下專門研究腦機接口技術的公司，未來五年的計劃是讓人類不必使用語言，直接通過大腦進行交流。

馬斯克還設想，人們能通過腦機接口把自己的“記憶”、“意識”直接導出，或許有一天我們可以用U盤、存儲卡來儲存自己的“靈魂”，實現人的“意識永生”……

Neuralink腦機接口芯片植入（示意圖）

“腦機接口”一詞最早由 Jacques Vidal 在1973年提出，當時並未受到重視。

直到有實驗意外發現，對貓進行的相關實驗可以提高癲癇發作閾值。隨後進行的單例研究同樣證明，類似的技術應用在癲癇患者身上的時候同樣能夠顯著降低癲癇大發作的可能。這樣的研究在臨牀領域引起了極大的關注，效仿者蜂擁而至。

短短五十多年，腦機接口在神經性疾病治療方面已經顯露的巨大優勢，其他領域的應用場景更是數不勝數，被認為是改變人類未來的一項前沿科技。

馬斯克公佈的猴使用腦機接口的實驗成果

我們該如何認識以“腦機接口”為代表的腦科學對於未來經濟、生活的重要性，從而把把握住時代發展的趨勢？

今天阿信就要為你推薦一本重磅新書——《大腦傳》，作者馬修·科布是英國曼徹斯特大學動物學教授、神經科學家。

這部腦科學史詩，為我們全面講述了腦科學研究對計算機、人工智能、腦機接口等領域的誕生和發展產生的深遠影響。

不管從哪個角度來看，這本書都配得上“大腦傳”這樣宏大的稱謂。美國五院院士、加州大學系統榮休校長、美國科學促進會前主席、美國國家科學基金會前主席理查德·C. 阿特金森在看過之後是這麼説的：

這是我一生中，出版界出版的所有關於腦的圖書裏最好的那一本（沒有之一）。

話不多説，下面，阿信就藉着“腦機接口”的熱點，為你簡要概括一下，《大腦傳》中的精華。

腦機接口為代表的腦科學****將改變人類未來

腦機接口技術在飛速進步。

世界上第一個人工耳蝸1978年問世，為聽障者帶來更好生活的福音。

如今，人工耳蝸已經是最成功、臨牀上最廣泛應用的腦機接口技術。

世界第一個人工耳蝸的發明者格雷姆.克拉克和使用者

2011年，美國布朗大學成功幫助四肢癱瘓多年的凱茜·哈欽森用意念驅動機械臂握住一個瓶子，慢慢地把它送到嘴邊，用吸管喝咖啡，然後把瓶子放回桌子上。

這是14 年來哈欽森第一次能夠完全憑自己的意志喝到飲料。這項實驗讓不少癱瘓人士燃起重新獨立生活的希望。

三年後的2014年，巴西世界盃開幕式上，14歲的高位截癱少年，身着“機械戰甲”，用意念控制下肢運動，完成了開球，可以説是非侵入腦機接口可穿戴設備的一次成功展示。

凱茜·哈欽森用腦控制機械臂

1978年美國生物醫學研究者William Dobelle，將68個電極陣列植入到一位後天失明的殘疾人視覺皮層中，眼鏡上裝置一個小型照相機將信號發送到一台巨大的計算機以解碼，能使受試盲人感受到光。

到2020年，西班牙科學家已經使接入腦機接口的盲人戈麥斯能看到吸頂燈、人和印在紙上的字母、基本圖形，甚至能玩一款簡單小遊戲。

佩戴着裝備有相機的眼鏡的戈麥斯

雖然已經取得的腦機接口的成果很令人振奮，但當前可實現的性能距離人們在科幻作品中的設想還有很長的路要走。

除了技術水平上的侷限外，更關鍵的挑戰在於我們對大腦工作機制的瞭解還十分有限。

腦科學領域學者對大腦工作機制的持續探索發現，是腦機接口系統實現的核心基礎。

近年來世界各國紛紛啓動腦計劃，如美國的BRAIN Initiative、歐盟的Human Brain Project、 日本Brain/Minds Project ，以及我國的腦計劃在去年落地，預計未來幾年，中國腦計劃可能會有數百億的投入。

例如，中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心高級研究員仇子龍就説過：

進入21世紀後，腦科學以及與之相關的人工智能和腦機接口技術不僅是當下最前沿的科學領域，也是最有可能徹底改變人類社會未來的科學和技術。

中國“腦計劃”

全人類都在期待着一場腦科學的革命，但是腦科學的突破面臨着兩個難題。

首先，腦的複雜程度超乎想象。人腦由十億數量級的細胞構建而成，是已知宇宙中最複雜的結構。我們面對的正是這樣量級的挑戰。

其次，儘管世界上各個實驗室獲取的與腦相關的數據如海嘯般湧來，但我們卻陷入了一場危機：將腦比做計算機的隱喻似乎已經失效，我們不知道該如何處理這些數據，也不知道該怎樣解讀這些數據。

人類素有用已知“隱喻”未知的習慣，“腦是機器”就是一個例子。在歷經液壓動力、發條裝置、電報網絡、電話交換機和當前的計算機後，這個“機器”隱喻已近強弩之末，下一步該向何處去？

但不要因此對腦科學的未來感到悲觀，因為在人類認識大腦的歷史上，這樣的困境曾多次出現。

因此我們現在的正確解題思路應該是：數千年來人類對大腦的認識經歷了怎樣的歷程？以前的經驗教訓又是否能讓我們更準確和全面地認識大腦？

而這，正是馬修·科佈教授在《大腦傳》中所要為我們解決的問題。

2 腦科學研究的歷史脈絡莎士比亞在《威尼斯商人》中發出疑問：“告訴我愛情生長在何方？是在頭部，還是在心房？”

現在我們知道答案是“頭部”，但是歷史上 “在大部分時間裏，我們都認為心，而不是腦，才是產生思想和感受的基本器官”。

心臟

從史前時代到17世紀，科學家與智者們無法通過觀察得知大腦的真正功能，普遍認為思想和情感來自心臟。

比如，古希臘的亞里士多德認為，心臟才是產生感覺與情緒的器官，大腦看上去遠不如時刻跳動的心臟更有活力，不是嗎？中國古代的先賢也持類似的觀點，所以我們才會有“傷心”“心碎”等描述情緒的詞語。

公元162 年左右，古羅馬的蓋倫提出了一個有關大腦的驚世駭俗的假説。蓋倫用一頭豬做了實驗。他剖開豬的胸膛，緊握住豬的心臟，豬仍在尖叫；但當打開豬的顱骨按住它的腦子，豬立刻失去了知覺。

據此蓋倫提出了腦中心觀。

同時，蓋倫還提出了一個無比玄乎的概念“精氣”（pneuma），認為大腦產生的這種看不見摸不着的氣體能在神經中流動，進而控制全身的運動。

蓋倫用豬做實驗證明思想來自腦

自蓋倫之後，越來越多的研究證明，腦的複雜程度遠高於心臟，但是傳統的慣性和日常經驗的力量，使得人們仍然秉持着心臟中心的觀點。

生物電

17至18世紀，除了有引發物理學革命的牛頓力學，還有另一種力量的研究，它最終揭開了大腦的神秘面紗——電的研究。

到18世紀末，路易吉·伽伐尼、亞歷山德羅·伏打等意大利科學家率先揭示了生物體中電的奇妙力量。古老的“精氣”終於被找到了，那就是生物電。

伽伐尼用電使青蛙腿收縮

《造物的自然史遺蹟》是19 世紀中葉最受歡迎的科普暢銷書，書中寫到了腦、心智和電之間存在聯繫，這可能是大眾已經對這種觀念有所瞭解的最重要的標誌。

功能分區

1848年，菲尼亞斯·蓋奇被鐵棍穿透頭顱，從顴骨下面進入，從眉骨上方出去。他的左眼瞎了，但他並沒有死，甚至都沒有經歷劇烈的疼痛。但是從此蓋奇性情大變，從一個模範紳士變成了一個刻薄、暴力、不可靠的人。

科學家受他的經歷啓發，提出了腦的功能分區。

菲尼亞斯·蓋奇拿着肇事鐵棍

在啓蒙時代的兩三百年時間裏，科學家建立起了包括生物電、功能分區等在內的一系列關於大腦的基本知識框架。

而大腦研究真正成為科學的一個分支要等到19世紀末了，至此腦科學研究也進入了近現代的階段。

神經元

19 世紀最偉大的科學成就之一是細胞理論：人們意識到所有生物都由細胞組成。腦和身體的其他部分一樣，也是由細胞組成的，這一觀點由瑞士解剖學家阿爾伯特·馮·科立克推廣開來。

但對於神經細胞是如何組織到一起的這個問題，還是出現了重大的爭議。這一爭論持續到1888年，西班牙神經解剖學家聖地亞哥·拉蒙·卡哈爾提出神經元學説。

卡哈爾的神經元學説讓腦科學的研究真正進入了快車道。由於糾正了大腦裏的細胞是連通的這一錯誤學説，並繪製出令今人仍然歎為觀止的大腦細胞染色圖，卡哈爾一直被現代腦科學工作者奉為祖師爺。

卡哈爾觀察並繪製的神經元

卡哈爾和其他一些研究者發現，神經元都是獨立的結構，而且大家都知道有某種電荷通過神經元，從樹突傳遞到軸突，就像電報或電話信息通過電線傳遞一樣。但是神經元之間的電流是如何傳輸的呢？

1897年，查爾斯·謝靈頓提出了突觸概念，成為了理解神經衝動傳遞方式的突破。

1952年，英國科學家艾倫·霍奇金和安德魯·赫胥黎，巧妙地使用一種烏賊發現了細胞電傳導的規律，這就是霍奇金-赫胥黎方程，這個方程式解釋了神經元放電的基本規律。

這個真正革命性的發現揭示了神經元放電的原理，基本上就是鈉、鉀離子的跨膜流動。自這個發現起，神經生理學作為一門新興的學科，正式走進了科學的殿堂。

腦是機器？

1665年巴黎，丹麥解剖學家尼古拉斯·斯丹諾向思想家們做了一次演講。斯丹諾大膽地指出，如果我們想要理解腦的功能以及腦的運作方式，而不單單是描述其組成部分，那麼我們就應該將腦視為一台機器，並拆解開來觀察其如何運轉。

這是一個革命性的理念。

在此後的350 多年裏，我們研究腦的方式一直都遵循着斯丹諾的建議。他的遠見卓識深刻地影響了其後幾個世紀的腦科學研究，並且是我們對腦這個非凡器官的認知能夠取得顯著進步的根源所在。

人類素有用已知“隱喻”未知的習慣，因此隨着腦科學的新發現，對腦的隱喻也在不斷更新。

直到1940年，沃爾沃·皮茨和沃倫·麥卡洛克催生了如今用來解釋腦工作機制的最常見隱喻：腦是一台計算機。

不過事實上，人類對神經系統和電子機器間的聯繫的認知最初是反過來的：人們認為計算機是一個腦。

在20世紀的腦科學研究中，試圖運用機器來模擬並接近人類的智能。這個領域的先驅的思考推動了電子計算機的誕生。

科學家一直希望用計算機來模擬大腦的工作過程，然而模擬腦的一系列努力在半個多世紀的時間裏一直雷聲大雨點小，進展緩慢。

一直到21世紀發端，機器學習算法的橫空出世，以及不斷增長的計算機算力在某些領域開始與人類的智能相匹敵，人工智能時代終於到來了。

3 未來腦科學的挑戰

回顧腦研究數千年的發展史會發現，與其他生命科學領域相比，腦科學領域具有很有趣的特點。這些獨特性決定了科學家在接下來的一百年裏將面臨的主要挑戰。

一個挑戰是剖析大腦的結構。

相比於心髒、腸胃等器官，大腦的結構顯然是最複雜的。深入到分子和細胞水平去剖析如此複雜的構造，是科學家尚未解決，在未來的一個世紀中將會面臨的最大挑戰。

面對這個挑戰，科學家們先後提出了幾種解決方案，比如其實已經失敗的第一代大腦連接組計劃。

科學家們在十多年前提出了這個計劃，希望用電子顯微鏡來重構大腦，結果用了超過5年的時間才將小鼠大腦中一塊體積為0.013立方毫米的區域搞明白。

小鼠大腦中的神經元多達7 000萬個，目前最全面的小鼠神經元連接圖譜也僅僅重建了不到2 000個小鼠神經元的連接，而人的大腦有1000 億個神經元！這顯然是個不可能完成的任務。

腦研究面臨的另一個挑戰是解析大腦的工作原理。

大腦的結構雖然極其複雜，但剖析腦的結構畢竟還只是一個工程問題，哪怕可能要花上人類幾百年的時間，至少看上去還是能實現的。科學家們面臨的真正嚴峻考驗，是搞清楚大腦的工作原理具體是怎麼樣的。

比如，記憶是如何產生並存儲的？

人類的意識與其他動物有何不同，讓人類具有人之為人的獨特性？

此外，人類的複雜行為甚至精神狀態是如何被控制的？

更別説目前讓醫生和科學家都束手無策的眾多腦疾病——阿爾茨海默病、精神分裂症、自閉症等等——的具體機制了。

大腦研究皇冠上最耀眼的明珠就是這些高級認知功能的原理。對於這些問題，我們目前還沒有令所有人滿意的答案。我們都在期待真正“革命性”發現的到來。

大腦讓人類成為萬物之靈，而人類對大腦的深層次認識才剛剛開始。