怎样控制大脑的幻想

梁静

如今，虽然人类已经可以“九天登上月球”、“五洋捉鳖”，但对大脑这个仅占人体总重量2%的器官却知之甚少。近年来，全球脑科学研究如火如荼，中国脑科学研究人员也在这场科技竞赛中显示出自己的优势。从脑信号读取到精神控制，脑科学研究正在不断打破人们的思维边界。

采访对象:朱浙江大学医学院附属第二医院神经外科主任医师是生命科学的“终极领地”。

问:在众多科技领域中，脑科学无疑是最前沿、最前沿的一个，被称为生命科学的“终极领地”。那么，脑科学的研究领域有哪些？

答:脑科学的研究范围非常广泛，主要包括四个方面:1。了解大脑:包括大脑的结构与功能，脑神经与网络系统，大脑的进化与发育，大脑的工作模式与原理等。2.脑保护:主要包括促进大脑发育、预防脑损伤、治疗脑部疾病、延缓大脑衰老。3.开发大脑:开发大脑未知的功能，提高大脑的利用效率，通过类脑研究模拟大脑的功能和工作原理，特别是人脑的信息处理机制。4.创造大脑:即通过构建大脑模拟系统，开发大脑计算机，创造基于数值计算的虚拟超级大脑。

问:如今，发达国家和国际组织已经充分认识到脑科学研究的重要性，并相继推出了自己的“脑计划”。中国有这样的“大脑计划”吗？中国的“大脑计划”主要集中在哪些方面？

答:2013年，美国提出了“通过促进创新神经技术的大脑研究计划”，旨在探索人类大脑的工作机制，开发大脑疑难杂症的疗法。同年，欧盟启动了“人脑计划”，通过超级计算机技术模拟大脑功能，实现人工智能。2014年，日本科学家在日本启动了一项神经科学研究计划，即“Brain/MINDS”，旨在通过研究灵长类高级脑功能的神经网络，获得对人类大脑信息处理和疾病的新见解。

相比欧美国家和日本的“脑计划”，中国的“脑计划”更加全面。中国“大脑计划”从认识大脑、保护大脑、模拟大脑三个方面形成了“一体两翼”的总体布局。具体来说，“整合”就是研究大脑认知的神经原理，比如大脑的本质是什么，大脑是如何思考、学习和记忆的等等。“两翼”之一是发展重症脑疾病(如阿尔茨海默病、帕金森病和自闭症)诊断、治疗和预防的新手段；另一翼是脑机智能的新技术，比如脑机接口。脑机接口，从科幻到现实

问:看科幻电影时，经常会出现这样的场景:人类通过意念操纵巨大的机械盔甲或者控制机械假肢活动。随着脑机接口技术让这些科幻场景逐渐成为现实，大众开始对脑科学这个遥不可及的领域产生了浓厚的兴趣。作为推进中国“脑计划”的关键技术，脑机接口是什么？

答:脑机接口是人脑与计算机或其他电子设备之间建立直接通信和控制的通道。脑机接口绕过神经和肌肉组织，直接连接大脑和外界，使人能够通过“思想”控制外部设备。

脑机接口(BCI)可以分为植入式和非植入式两大类。虽然前者有一定的手术创伤和可能的手术并发症，但其采集的脑电信号在信号质量和稳定性方面远优于非植入式BCI。

问:脑机接口在医疗领域可以解决哪些问题？

答:人工耳蜗是BCI广泛应用且成熟的临床应用。人工耳蜗将声音转化为电信号，通过植入的电极系统恢复或重建患者的听觉功能。

通过脑机接口实现“意念控制”，可以帮助高位截瘫、中风后偏瘫、渐冻人等患者。在外部设备的帮助下重建肢体运动功能。所谓“意念控制”，其实就是通过植入电极，采集并解码来自脑神经的电信号，提取“意念”，转换成机械臂等外部设备的动作指令。去年，我们浙江大学脑机接口临床转化研究团队成功让一位72岁的截瘫老人“精神控制”了机械臂，在电脑上完成了握手、喝水、打麻将等一系列动作。

此外，BCI还可用于治疗癫痫、抑郁症、暴食症等疾病。我们有一个15岁的癫痫患者。治疗前，患者一个月会摔倒4 ~ 6次，右手每天抽搐4 ~ 5次，无法正常上学。我们在患者的大脑中植入一个深度电刺激器，可以自动识别癫痫的特征性脑电信号。一旦患者的大脑出现癫痫发作信号，设备会立即识别这个信号，发出电刺激，将癫痫发作扼杀在萌芽状态。经过3个月的治疗，患者发作时的跌倒完全消失，每天只有3-4次的右手一过性麻木。现在他可以像同龄人一样上学了，父母也很满意。

这项技术的核心是“反应性神经电刺激”。美国只有一个器械通过了FDA的审批，我们团队研发的这项技术在国内处于领先水平。任重道远，但未来可期。

问:脑机接口技术临床应用的难点是什么？未来的发展方向是什么？

答:目前脑机接口技术的发展面临很多瓶颈。比如我们对大脑的功能和工作机制了解不够，直接影响了脑机接口的研究。比如，即使是在采集脑电信号方面更有优势的植入式电极，采集范围也非常有限。目前，马斯克的脑机接口技术只能收集成千上万个神经细胞的放电信号，与人脑中数百亿个神经细胞相比，这只是“九根牛一毛”。此外，植入电极的不良生物相容性可能导致排斥反应。如何实现产品化等。，是BCI临床应用面临的困难。

未来，脑机接口技术在康复治疗、疾病预警、神经功能重建等方面还有很多探索的空间。

近年来，对大脑的研究发生了翻天覆地的变化。相信随着人类对大脑认识的深入，发挥大脑功能、诊断治疗脑部疾病、模拟大脑机制将不再是一件高不可攀的事情。