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植入这个东西来控制你的大脑

Shaun Patel的声音很平静。听到后,很容易理解他是如何说服患者让他在脑后进行实验的。在麻省总医院的办公室(他也是哈佛医学院的教职人员),神经科学家在电话中用柔和的声音说出了灰色物质,就好像他正在带领我进行冥想一样。或许他的声音中的兴奋来自他刚刚在Brain中发表的一篇论文。

在本文中,他展示了如何通过在患者大脑中植入植入物刺激大脑中心附近的尾状核来刺激大脑的学习能力。他告诉我,控制电脉冲的持续时间是正确的,主要取决于在电击的主动学习阶段中这些神经元的放电活动。完美的脉搏可以加快患者的正确联想。他说,通过使用类似的方法,他使参与者在财务选择上显得更加保守。他的病人甚至都没有注意到。他们认为自己的选择确实是自发的。

这只是一个序幕,帕特尔(Patel)的查尔斯·里伯(Charles Leiber)和他的纳米技术先驱哈佛同事研究的“精密电子医学”是亮点。 Patel与Raipah合作,已经在开发一种新型的脑机接口。大脑不识别此新界面为异物。他们在《自然生物技术》中解释说,这种类似神经网络的网格将为神经退行性疾病和神经精神疾病提供新的治疗方法,控制最先进的义肢,并增强人类的认知能力。对我而言,这样的描述听起来像是摘自埃隆·马斯克(Elon Musk)的脚本的一页:马斯克和他的公司Neuralink押注,一旦人类可以与机器融合,我们将与人类对抗。精明的威胁可轻松解决。

在与Patel聊天时,我们讨论了Neuralink对大脑区域的新探索,大脑的语言以及他如何看待通过人机融合来增强人类的前景。帕特尔(Patel)渴望一套新的大脑控制方法,但这与反乌托邦国家的未来无关。他说:“这纯粹是出于好奇。”这种好奇心始于关于元心理学的神经科学课。他继续说:“那堂课是关于有趣的精神疾病的。他们做出了难以想象的异常行为。” “我们大脑中的神经元释放出动作电位,这些电位是电压的瞬时变化。这些神经元与其他神经元相互连接,从而导致交流。在对这些疾病的解释中,这些交流最终导致异常行为。但是没有人可以更详细地解释这种现象背后的实际机制。“从那时起,帕特尔决心解决这一问题。

肖恩·帕特尔(Sean Patel)指出,某些人可能对晶体管有“大视野”。晶体管是现代电子技术的关键,也许是20世纪最伟大的发明。 “但是你很难想象这些人可以期待今天晶体管的发展。”而且他认为他对当今网格接口的想象具有类似的局限性。 “我们只能尽力猜测,但其未来成就仍是不可想象的。”

这是与肖恩·帕特尔的对话

“向我们介绍您正在做的大脑植入物网格。

这些(网格)是完全重新构想的界面。神经组织的密度超出了人类最疯狂的想象。我们有神经元,星形胶质细胞,神经胶质细胞以及这些细胞的较小部分。这些接口非常小,大小可与脑细胞相媲美。它们也非常灵活。它们可以植入而不会触发免疫反应或副作用。这种特性完全改变了我们将神经电子学应用于治疗脑部疾病的想法。如果您可以了解大脑的语言和编码,并了解其在空间上分布的神经激发方式,则还可以使用电刺激将信息人工输入到大脑中,以控制思维和行动。

“要掌握大脑的潜力,了解神经编码是关键吗?

通过了解神经编码,我们可以解锁融合大脑和机器的技能。这种类似于神经组织的电子设备是第一种具有极大提高我们对神经编码理解能力的技术。因为它们可以与大脑本身和谐地生活在一起,所以它们可以长时间记录一组神经元,时间超过一年。

“如果人们普遍使用电子电网的那一天到来,大脑将发生什么变化,我们对大脑的理解将如何变化?

将会发生的一件有趣的事情是,我们将有一个特殊的机会来思考如何将新类型的信息输入大脑。不管您通过稳定的脑机接口如何构想,大脑都会学会识别这些模式并赋予该器官以意义,就像光线照射视网膜和空气分子摇动耳蜗一样。眼睛和耳朵只是我们建立的稳定接口的两种类型的传感器,您可以想象出一种随着大脑的发展而集成在一起的新型传感器。

大脑不在乎输入是什么。与我们过去认为的不同,神经元的互连不是由特定程序完成的。不同的神经元会识别线条和角度,其他神经元会编译原始的视觉特征,例如颜色,运动和视差。这些神经元将其轴突伸展到大脑的其他部位,然后这些部位结合并重新组织这些原始特征。我们对当前视野的认识来自于这一过程。这是分裂和重组世界的过程。为此,大脑需要经历一系列的反复试验,反馈和树突切变发展过程。

“有了新的界面,新的输入将带给我们的感知领域或心理空间?

这是幻想和猜测。但是,新的投入将带来或更可能消除的是我们面临的the。 (接口的)带宽只有这么多。最近发表了一篇特别有趣的论文,表明各种语言承载信息的能力大致相同,这是相当出乎意料和有趣的。我认为,通过人体器官传递信息的速率为39位。人机界面可以通过摄像头或互联网等技术来减少带宽限制。您可以将其视为与某人的信息处理中心直接通信。

“您如何看待埃隆·马斯克(Elon Musk)和他的公司Neuralink开发的脑机接口?

它们的界面是过去开发的技术路线的延续。马斯克显然是一个以解决难题而闻名的人,我认为我们从一个非常困难的问题入手。到达今天的状态需要花费很多精力。如果要使产品商业化,这些产品的构造和生产中涉及的许多技术细节都非常有价值,并且它们不会透露它们-这些细节实际上并不是很有趣。我很好奇他们在一两年内会取得什么成就,但我认为这不会从根本上改变游戏规则。

面临的挑战是您不能将接口过多地引入大脑。植入界面意味着大脑的三维结构将发生变化。对于电子网格,您可以将其植入大脑中的任何位置-它是三维结构,因此没有太多限制。这样,您应该可以获得一些信息。问题来了:您需要多少信息?您需要什么才能达到这个水平?简单的答案是,您在稳定的界面中拥有许多频道。这是您可以想象的最极端的界面,就像一个梦幻般的界面。我认为电子电网就是这样。

肖恩说:“一个非常稳定的植入物。”神经组织样电子(图中的红色物质,在绿色神经元之间穿梭)是“构建稳定界面的重要组成部分”。 。但是,无论是在医学上还是在医学上,以“有意义和有用的方式”应用此接口都需要改进电池技术和微处理器设计,并更好地理解大脑功能。 “成功差不多了,不是吗?”

“您相信脑机接口可以将我们的认知能力提高到我们不必担心被人工智能取代的程度吗?

我不知道其他人怎么看这个问题,但是如果是我,我的重点不是让我们的大脑像人工智能一样快和好,而是在两者之间建立联系。假设我已经开发了一种人工智能-它可以是机器人,也可以是语音识别算法。我要做的是将机器的带宽与大脑融合在一起。这并不是说我希望我的大脑下载世界上所有的知识,并通过处理它们在大脑中发明一套算法。发明算法是Google的工作。我真正想做的是能够利用这些感知输入。

例如,我在波士顿的工作室就在水边。我可能正在看一艘船,想知道这将花费哪种船。如果我的大脑可以与信息仓库建立高带宽连接,那么我就可以在其中提取信息,并获得直觉般的答案。那不是很酷吗?这个仓库说的是我的大脑可以理解的语言,所以它不同于看手机屏幕和浏览几个不同的网站。这是我想象中的脑机组合。

“您当前是否将电网连接到人体?

实际上,我们目前正在准备进行首次人体试验。可以想象,一旦植入的物体成为人类,我们就必须做额外的工作以确保材料安全,如何消毒等。这接近第一次人类试验。

“您的人机界面会改变普通人对脑部疾病的看法吗?

是的,这真的很令人兴奋。因为现在许多疾病都采用非药物疗法,尤其是认知疾病,例如心理疾病,神经退行性疾病。标记脑部疾病(例如抑郁症,强迫症和创伤后应激障碍)是一种不好的描述方式,因为它没有涵盖症状的复杂性。这只是想用一个词来概括一组复杂的症状。

但是想象一下,您具有通过解释相应的神经代码(选择,学习和遗忘)来评估所有这些不同认知功能的知识和能力。如果可以做到,那么您可以将复杂疾病描述为导致该疾病的一系列认知症状的总和,对吗?例如,沮丧可能会导致决策能力发生变化,自主行动可能发生变化,您有意识地移动,探索和使用周围环境的程度。逐渐地,我们可以开始想象如何使用数据来量化这些症状,而不是使用诊断和统计性心理疾病手册(DSM),该手册本质上不过是一系列症状。

“神经编码,究竟是什么?

大脑用它来呈现信息。神经元就是个例子。看待一个神经元有很多方式。它是种很复杂的细胞,常见的是在动作电位的层级上理解它。你可以把它想作硅电路中的晶体管。晶体管使用二进制,用0或1。而一个神经元是类似的。它比起晶体管更复杂也更微妙,但它要么处在放电状态,要么处在不放电状态。人大概有860亿个神经元,它们在特定时刻的状态要么是放电的,要么是不放电的。在下一时刻,它们在自己所在的空间和时间模式中——此刻神经元在大脑中哪个位置,所连接的是哪个神经元——也是放电或不放电的状态。

这种编码的模式,放电与否的模式,是一种语言。它像是有语法,有词汇。而通过这种编码,我们周遭世界的信息才得以呈现。编码由我们的感知系统产生,来自声香味触之感。但这编码也从我们的大脑自身产生,来自我们的记忆与经验。我们的大脑能内部互联、塑造个性,正是编码的结果。正由于我的神经元组织放电的特定方式——特定的时间-空间模式与动作电位——我才得以呈现我周遭的信息,完成各类复杂的认知任务。

“我们目前理解多少神经编码?

我们理解了不少。基于神经活动来转码人类的语言模式的绝佳例子已经有好一些了。它通过解读你的大脑活动,把你的想法说出口。有些是增强记忆的实例。有些是植入记忆的实例。我们理解神经编码的进程十分惊人。

“神经组织状的电子设备能帮助愈合脑损伤吗?

能。由于它们与大脑的相似性,这些神经组织状的电子设备出现了一些脑机接口不曾考虑的有趣特性。人类大脑有两个区域是神经源(neurogenic),这两块区域能产生新的脑细胞。为了抵达其他脑区,新的脑细胞沿着其他神经元搭造的脚手架移动,沿途到达神经元的一部分特定区域轴突,而轴突伸展触及其他神经元。就这样,神经元彼此连接。就这样,我们在子宫里发育,脑细胞得以各就其位。它们的移动得益于其他神经元搭造的路线。

一个已经观察到的现象是,神经元也沿着电子网格移动。这相当有意思,因为这为我们对于疗法的思考开辟了一条全新的道路。若某人中风,大脑某个特定区域由于血液流动不足而缺乏氧气和营养,这块脑区会死亡。而如果你能通过电子网格的脚手架连接两块神经源脑区,打入新神经元的储存库,最终抵达由中风损伤的脑区,你就拥有了一个能重组脑细胞的新机制,有利于治疗。

“你怎么看待脑深部电刺激?

脑深部电刺激提供电刺激以减轻不必要的症状,就像心脏起搏器作用于心脏那样。在譬如帕金森氏症的运动障碍里,这种方法成效显著。但到今天,这种方法尚受制于我们使用的技术,特别是接入大脑的电极。现存的大部分电极的特点是体积较大、质地较硬,而这金属外来物同大脑的组成有着根本的不匹配。它还以开环的方式工作,这意味着它不给予反馈。如果你正睡觉,它仍然按指定量级输送电流。它就是没有变化。而你的大脑是个高度闭合的回路。你伸手去够一杯水,这时候你肌肉里的本体觉纤维会回返信息,告诉你你的手正在哪。你的大脑则持续矫正你的动作,确保你的手能够到目标。因此,如果你足够了解神经编码,足够了解它呈现你打算治疗的脑部症状的方式,你就能想象,或许有更智能的方法来开关、加强刺激曲线,从而提升治疗效果。

作者:yupvip 分类:文库 浏览:32 评论:0