古靈精怪的孫猴子轉(zhuǎn)著眼珠子，念了聲咒語，對眾仙女道“??！?。∽?！”七衣仙女一個(gè)個(gè)白著眼，站在桃樹下。亂蟠桃大圣偷丹是家喻戶曉的大鬧天宮的導(dǎo)火線，在《西游記》這一回中孫悟空通過聲控的方式凍結(jié)住七衣仙女，使她們動(dòng)彈不得。在之后漫長的取經(jīng)道路上，定身術(shù)曾多次被孫悟空用來制服形形色色的妖怪。?
在滿紙牛鬼蛇神中，小小定身術(shù)看起來不過是天方夜譚中一個(gè)不經(jīng)意的哈欠，沒什么值得深究，但它將人們對直接操控別人身體乃至靈魂的渴望暴露無遺?？上У氖?，《西游記》成書時(shí)，中國的醫(yī)學(xué)巨匠李時(shí)珍正埋頭整理藥學(xué)典籍，西方醫(yī)學(xué)界才剛開始質(zhì)疑1000年前羅馬醫(yī)生蓋倫（Galen）留下的醫(yī)學(xué)手稿，重新建立以實(shí)驗(yàn)觀察為最高標(biāo)準(zhǔn)的醫(yī)學(xué)（科學(xué)）1。直接控制別人的身體或靈魂，還需要大約半個(gè)世紀(jì)才會(huì)出現(xiàn)。讓我們翻開歷史的畫卷，看一看神話是如何走下神壇，蛻變?yōu)榭茖W(xué)家手中造福人類的工具。
【萌芽階段：心靈的物理控制】
1963年，德爾加多（JoseDelgado）在西班牙的一個(gè)斗牛場上神情自若地?fù)]舞著紅布，一只怒不可遏的公牛發(fā)瘋了向他撞來，在距德爾加多幾英尺的位置，公牛突然停了下來，打了個(gè)轉(zhuǎn)兒跑開了。原來，德爾加多在公牛的腦中植入了刺激接收器，只需按下無線電波發(fā)射器上的開關(guān)，就能遠(yuǎn)程啟動(dòng)刺激接收器，釋放刺激信號(hào)，平息公牛的怒氣2。
德爾加多是20世紀(jì)最富盛名和爭議的神經(jīng)生物學(xué)家。20世紀(jì)初，赫斯（Rudolf Hess）曾通過電刺激大腦，誘使動(dòng)物或勃然大怒，或饑不擇食，或昏昏欲睡。還是醫(yī)學(xué)生的德爾加多，看著這樣的工作備受鼓舞，毅然決然地投身神經(jīng)生物學(xué)的研究中。他充分發(fā)揮自己的發(fā)明家天賦，做出可以植入大腦的的刺激接收器，以便實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操控大腦。他曾在貓、獼猴、黑猩猩、長臂猿、公牛、乃至人的大腦中植入刺激接收器，并大致繪制出刺激的位置與誘發(fā)的行為一一對應(yīng)的圖譜。他將這些實(shí)驗(yàn)詳細(xì)記錄在他的著作《心靈的物理控制：邁向心理文明的社會(huì)》中，并辯證地討論了腦操控術(shù)的潛在應(yīng)用。1970年，德爾加多的工作登上紐約時(shí)報(bào)的封面，他和腦操控術(shù)因此聲名鵲起。
可惜好景不長，他在哈佛大學(xué)的合作者們寫書（《暴力與腦》）倡導(dǎo)使用腦操控術(shù)像馴服公牛一樣馴服黑人，減少黑人暴亂。緊接著，杜蘭大學(xué)的神經(jīng)生物學(xué)家希斯（Heath）露骨地報(bào)道，他在同性戀男性與妓女交媾的同時(shí)操控這名男子的大腦，以期改變他的性取向。這樣激烈的言行恰好碰上當(dāng)時(shí)科學(xué)界對于另一項(xiàng)臭名昭著的人腦操控術(shù)—前額白質(zhì)切除術(shù)—的聲討浪潮。腦操控術(shù)的反對者對《心靈的物理控制：邁向心理文明的社會(huì)》的原文逐一進(jìn)行批斗，德爾加多成為眾矢之的。不久，科學(xué)界外不明所以的門外漢也加入這場聲討，甚至有人控告德爾加多偷偷在他的大腦中植入了刺激接收器，并向德爾加多和耶魯大學(xué)索要大額賠償金。
當(dāng)這個(gè)領(lǐng)域亂成一鍋粥時(shí)，德爾加多答應(yīng)西班牙衛(wèi)生部長回國成立新的醫(yī)學(xué)院，于1974年離開美國。隨后，美國科學(xué)界在腦操控領(lǐng)域的經(jīng)費(fèi)空竭，研究人員轉(zhuǎn)行去研發(fā)治療腦疾病的藥物。
【過渡階段：深部腦刺激，腦操控術(shù)卷土重來】
枯藤老樹昏鴉，小橋流水人家。即便在這樣風(fēng)景如畫的寧靜鄉(xiāng)村中，腦疾病的惡魔也不肯停下它折磨人類的步伐。經(jīng)?？梢钥吹剑装l(fā)蒼蒼的老人像石像一樣坐在門前曬著太陽，時(shí)而顫巍巍、慢悠悠、扶著椅背坐起，步履蹣跚四處走動(dòng)。震顫、僵化、運(yùn)動(dòng)遲緩是腦退行性疾病帕金森癥最典型的特征。重度的帕金森癥將嚴(yán)重影響患者的正常生活，疾病后期還會(huì)導(dǎo)致認(rèn)知層面的障礙。早期對帕金森癥的治療主要是藥物干預(yù)和手術(shù)切除，但這兩種方法都有不盡人意的地方：長期服用藥物（如左旋多巴）副作用大，手術(shù)切除不可避免地會(huì)損毀一部分腦組織。
在20世紀(jì)80年代，法國醫(yī)生發(fā)現(xiàn)刺激丘腦可以緩解和改善帕金森癥的震顫以及其他運(yùn)動(dòng)缺陷。因?yàn)榍鹉X位于大腦深處，所以這種方法被稱為深部腦刺激（DBS）。隨后的基礎(chǔ)和臨床研究紛紛證實(shí)DBS的有效性，將DBS用于帕金森癥的治療在1997年獲得美國食品與藥物管理局（FDA）的認(rèn)可。關(guān)于DBS，不得不提的是，它真的起了療效。大部分植入DBS電極的病人的顫抖癥狀得到緩解，有些病人甚至能重新回到職業(yè)高爾夫球手等崗位上。然而，諷刺的是，關(guān)于DBS是如何起作用的，科學(xué)界至今不能達(dá)成共識(shí)。
神秘又神奇的DBS，很自然誘使科學(xué)家開始設(shè)想大腦中的植入DBS電極所能做的可能不單單是終止肢體顫抖。更為重要的是，它的成功使得科學(xué)界從德爾加多的失敗中走出來，雷厲風(fēng)行的科學(xué)家們開始探索腦操控術(shù)造福人類的其他可能3。
【騰飛階段：腦機(jī)接口，勞“心”者治“人”】
莊周夢蝶，他的身體躺在床上紋絲不動(dòng)，可他在大腦中勾勒出來的蝴蝶卻在花叢中翩翩起舞。莊周夢蝶，夢醒后雖然不能像蝴蝶一樣飛舞，但是他可以下床，自由伸展筋骨。有的人就沒有那么幸運(yùn)。前體操運(yùn)動(dòng)員桑蘭早年不慎受傷，造成頸椎骨折，胸部以下高位截癱17年。不管她在夢中如何身姿婀娜，羽衣蹁躚，夢醒了她只能繼續(xù)躺著，靜侯他人打理自己的起居。在全世界，像桑蘭這樣受不同形式脊髓損傷的人數(shù)以百萬計(jì)。另外，中風(fēng)以及其他疾病也可以導(dǎo)致癱瘓。腦操控術(shù)能否像解救帕金森病人一樣，將那些被囚禁在自己身體里的人解救出來，使他們“夢想成真”呢？
在草率作答之前，我們需要分析一下癱瘓到底意味著什么。癱瘓,形象地說就是心有余而力不足。當(dāng)一個(gè)正常人想吃桌上的蘋果時(shí)，他的“心”，更確切地說，他的大腦中就會(huì)產(chǎn)生伸手拿蘋果的意圖。這個(gè)意圖隨后傳到脊髓，脊髓的運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元相應(yīng)地喚醒他胳膊上枕戈待旦的肌肉，肌肉們相互配合，于是他的手就伸向了蘋果。對于癱瘓病人來說，他想伸手拿蘋果時(shí)，他腦中的神經(jīng)元依然毫不懈怠地抒發(fā)著自己的意圖?？墒?，他的腦?脊髓?肌肉這條擊鼓傳花式的鏈條脫節(jié)了。盡管他腦中的神經(jīng)元在他的兩耳之間急得直跺腳，他胳膊上的肌肉卻收不到來自上級的運(yùn)動(dòng)口令，除了摩拳擦掌什么也做不了。如果我們能竊取病人腦中有關(guān)運(yùn)動(dòng)意圖的信號(hào)，搭建一條從腦到肌肉或者機(jī)械手的綠色通道，那么這些病人就能“心”想“事”成。
腦機(jī)接口（BMI）就是這樣的綠色通道，讓癱瘓病人通過勞“心”操控自己的肢體或機(jī)械手（“人”）。它從原理上是可行的，但它的實(shí)現(xiàn)需要解決以下三個(gè)環(huán)環(huán)相扣的難題4-6。第一個(gè)難題是“怎么偷”，科學(xué)家需要采用合適的方式偷聽大腦的信號(hào)，盡量做到集思廣益，不偏聽偏信。第二個(gè)難題是“怎么破”，偷聽到的大腦信號(hào)到底代表什么，科學(xué)家需要尋找破解大腦信號(hào)的解碼方式。第三個(gè)難題是“怎么用”，破解大腦信號(hào)之后，科學(xué)家還需要將它包含的指令“翻譯”成手部肌肉或者機(jī)械手臂的語言，使它們能執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。
在30多年的探索和完善過程中，科學(xué)家已經(jīng)取得到了很大的進(jìn)展。2012年，一位癱瘓14年的中風(fēng)女人使用意識(shí)控制機(jī)械手臂將一瓶水喂到自己嘴中7。同年，來自另一個(gè)研究小組也成功實(shí)現(xiàn)癱瘓病人腦控機(jī)械手臂給自己喂水8。值得一提的是，這個(gè)研究小組的機(jī)械手臂是目前世界上最為精細(xì)的機(jī)械手，能完成包括翹大拇指等復(fù)雜動(dòng)作8。此外，它的重量和正常人的手臂差不多，將來或許可以直接安裝在截肢病人的身體上。
從完全癱瘓到腦控機(jī)械手臂，這是BMI領(lǐng)域一個(gè)里程碑式的進(jìn)展。通過BMI使得癱瘓患者完全像正常人一樣活動(dòng)，乃至最終呈現(xiàn)科幻電影中鋼鐵俠那樣上天入地的動(dòng)作，科學(xué)家還需要克服相當(dāng)多的技術(shù)和倫理障礙。雖然科技的進(jìn)步使得BMI處于蓬勃發(fā)展中，但是BMI要走出實(shí)驗(yàn)室，飛入尋常百姓家，科學(xué)家們依然任重道遠(yuǎn)。
? ? （作者：中國科學(xué)院上海生命科學(xué)研究院神經(jīng)科學(xué)研究所 程志仙）
?
腦機(jī)接口
【參考文獻(xiàn)】
1.Paul W. Glimcher, 2004. Decisions, Uncertainty, and the Brain.
2. John Horgan, 2006. The forgotten era of brain chips.
3.Adam Keiper, 2006. The Age of Neuroelectronics
4. John Donoghue, 2002. Connecting cortex to machines: recent advances in brain interfaces.
5. John Donoghue, 2008. Bridging the Brain to the World:A Perspective on Neural Interface Systems
6. Mark Homer et al., 2013. Sensors and Decoding forIntracortical Brain ComputerInterfaces
7.Leigh Hochberg et al., 2012. Reach and grasp by people with tetraplegia using aneurally controlled robotic arm
8. Jennifer Collinger et al., 2012. High-performance neuroprosthetic control by an individualwith tetraplegia
官方微信
