马斯克宣布进行脑机接口人体实验:改变人类未来的前沿技术-脑科技！_风闻

最近，马斯克刚刚宣布要花440亿美元吞下推特，就迫不及待在上面公布了他的脑机接口新进展。

他透露已经取得了美国食品和药物管理局的审批，将在今年进行人体实验：

马斯克透露将在年内进行脑机接口人体实验

Neuralink，是马斯克称旗下专门研究脑机接口技术的公司，未来五年的计划是让人类不必使用语言，直接通过大脑进行交流。

马斯克还设想，人们能通过脑机接口把自己的“记忆”、“意识”直接导出，或许有一天我们可以用U盘、存储卡来储存自己的“灵魂”，实现人的“意识永生”……

Neuralink脑机接口芯片植入（示意图）

“脑机接口”一词最早由 Jacques Vidal 在1973年提出，当时并未受到重视。

直到有实验意外发现，对猫进行的相关实验可以提高癫痫发作阈值。随后进行的单例研究同样证明，类似的技术应用在癫痫患者身上的时候同样能够显著降低癫痫大发作的可能。这样的研究在临床领域引起了极大的关注，效仿者蜂拥而至。

短短五十多年，脑机接口在神经性疾病治疗方面已经显露的巨大优势，其他领域的应用场景更是数不胜数，被认为是改变人类未来的一项前沿科技。

马斯克公布的猴使用脑机接口的实验成果

我们该如何认识以“脑机接口”为代表的脑科学对于未来经济、生活的重要性，从而把把握住时代发展的趋势？

今天阿信就要为你推荐一本重磅新书——《大脑传》，作者马修·科布是英国曼彻斯特大学动物学教授、神经科学家。

这部脑科学史诗，为我们全面讲述了脑科学研究对计算机、人工智能、脑机接口等领域的诞生和发展产生的深远影响。

不管从哪个角度来看，这本书都配得上“大脑传”这样宏大的称谓。美国五院院士、加州大学系统荣休校长、美国科学促进会前主席、美国国家科学基金会前主席理查德·C. 阿特金森在看过之后是这么说的：

这是我一生中，出版界出版的所有关于脑的图书里最好的那一本（没有之一）。

话不多说，下面，阿信就借着“脑机接口”的热点，为你简要概括一下，《大脑传》中的精华。

脑机接口为代表的脑科学****将改变人类未来

脑机接口技术在飞速进步。

世界上第一个人工耳蜗1978年问世，为听障者带来更好生活的福音。

如今，人工耳蜗已经是最成功、临床上最广泛应用的脑机接口技术。

世界第一个人工耳蜗的发明者格雷姆.克拉克和使用者

2011年，美国布朗大学成功帮助四肢瘫痪多年的凯茜·哈钦森用意念驱动机械臂握住一个瓶子，慢慢地把它送到嘴边，用吸管喝咖啡，然后把瓶子放回桌子上。

这是14 年来哈钦森第一次能够完全凭自己的意志喝到饮料。这项实验让不少瘫痪人士燃起重新独立生活的希望。

三年后的2014年，巴西世界杯开幕式上，14岁的高位截瘫少年，身着“机械战甲”，用意念控制下肢运动，完成了开球，可以说是非侵入脑机接口可穿戴设备的一次成功展示。

凯茜·哈钦森用脑控制机械臂

1978年美国生物医学研究者William Dobelle，将68个电极阵列植入到一位后天失明的残疾人视觉皮层中，眼镜上装置一个小型照相机将信号发送到一台巨大的计算机以解码，能使受试盲人感受到光。

到2020年，西班牙科学家已经使接入脑机接口的盲人戈麦斯能看到吸顶灯、人和印在纸上的字母、基本图形，甚至能玩一款简单小游戏。

佩戴着装备有相机的眼镜的戈麦斯

虽然已经取得的脑机接口的成果很令人振奋，但当前可实现的性能距离人们在科幻作品中的设想还有很长的路要走。

除了技术水平上的局限外，更关键的挑战在于我们对大脑工作机制的了解还十分有限。

脑科学领域学者对大脑工作机制的持续探索发现，是脑机接口系统实现的核心基础。

近年来世界各国纷纷启动脑计划，如美国的BRAIN Initiative、欧盟的Human Brain Project、 日本Brain/Minds Project ，以及我国的脑计划在去年落地，预计未来几年，中国脑计划可能会有数百亿的投入。

例如，中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心高级研究员仇子龙就说过：

进入21世纪后，脑科学以及与之相关的人工智能和脑机接口技术不仅是当下最前沿的科学领域，也是最有可能彻底改变人类社会未来的科学和技术。

中国“脑计划”

全人类都在期待着一场脑科学的革命，但是脑科学的突破面临着两个难题。

首先，脑的复杂程度超乎想象。人脑由十亿数量级的细胞构建而成，是已知宇宙中最复杂的结构。我们面对的正是这样量级的挑战。

其次，尽管世界上各个实验室获取的与脑相关的数据如海啸般涌来，但我们却陷入了一场危机：将脑比做计算机的隐喻似乎已经失效，我们不知道该如何处理这些数据，也不知道该怎样解读这些数据。

人类素有用已知“隐喻”未知的习惯，“脑是机器”就是一个例子。在历经液压动力、发条装置、电报网络、电话交换机和当前的计算机后，这个“机器”隐喻已近强弩之末，下一步该向何处去？

但不要因此对脑科学的未来感到悲观，因为在人类认识大脑的历史上，这样的困境曾多次出现。

因此我们现在的正确解题思路应该是：数千年来人类对大脑的认识经历了怎样的历程？以前的经验教训又是否能让我们更准确和全面地认识大脑？

而这，正是马修·科布教授在《大脑传》中所要为我们解决的问题。

2 脑科学研究的历史脉络莎士比亚在《威尼斯商人》中发出疑问：“告诉我爱情生长在何方？是在头部，还是在心房？”

现在我们知道答案是“头部”，但是历史上 “在大部分时间里，我们都认为心，而不是脑，才是产生思想和感受的基本器官”。

心脏

从史前时代到17世纪，科学家与智者们无法通过观察得知大脑的真正功能，普遍认为思想和情感来自心脏。

比如，古希腊的亚里士多德认为，心脏才是产生感觉与情绪的器官，大脑看上去远不如时刻跳动的心脏更有活力，不是吗？中国古代的先贤也持类似的观点，所以我们才会有“伤心”“心碎”等描述情绪的词语。

公元162 年左右，古罗马的盖伦提出了一个有关大脑的惊世骇俗的假说。盖伦用一头猪做了实验。他剖开猪的胸膛，紧握住猪的心脏，猪仍在尖叫；但当打开猪的颅骨按住它的脑子，猪立刻失去了知觉。

据此盖伦提出了脑中心观。

同时，盖伦还提出了一个无比玄乎的概念“精气”（pneuma），认为大脑产生的这种看不见摸不着的气体能在神经中流动，进而控制全身的运动。

盖伦用猪做实验证明思想来自脑

自盖伦之后，越来越多的研究证明，脑的复杂程度远高于心脏，但是传统的惯性和日常经验的力量，使得人们仍然秉持着心脏中心的观点。

生物电

17至18世纪，除了有引发物理学革命的牛顿力学，还有另一种力量的研究，它最终揭开了大脑的神秘面纱——电的研究。

到18世纪末，路易吉·伽伐尼、亚历山德罗·伏打等意大利科学家率先揭示了生物体中电的奇妙力量。古老的“精气”终于被找到了，那就是生物电。

伽伐尼用电使青蛙腿收缩

《造物的自然史遗迹》是19 世纪中叶最受欢迎的科普畅销书，书中写到了脑、心智和电之间存在联系，这可能是大众已经对这种观念有所了解的最重要的标志。

功能分区

1848年，菲尼亚斯·盖奇被铁棍穿透头颅，从颧骨下面进入，从眉骨上方出去。他的左眼瞎了，但他并没有死，甚至都没有经历剧烈的疼痛。但是从此盖奇性情大变，从一个模范绅士变成了一个刻薄、暴力、不可靠的人。

科学家受他的经历启发，提出了脑的功能分区。

菲尼亚斯·盖奇拿着肇事铁棍

在启蒙时代的两三百年时间里，科学家建立起了包括生物电、功能分区等在内的一系列关于大脑的基本知识框架。

而大脑研究真正成为科学的一个分支要等到19世纪末了，至此脑科学研究也进入了近现代的阶段。

神经元

19 世纪最伟大的科学成就之一是细胞理论：人们意识到所有生物都由细胞组成。脑和身体的其他部分一样，也是由细胞组成的，这一观点由瑞士解剖学家阿尔伯特·冯·科立克推广开来。

但对于神经细胞是如何组织到一起的这个问题，还是出现了重大的争议。这一争论持续到1888年，西班牙神经解剖学家圣地亚哥·拉蒙·卡哈尔提出神经元学说。

卡哈尔的神经元学说让脑科学的研究真正进入了快车道。由于纠正了大脑里的细胞是连通的这一错误学说，并绘制出令今人仍然叹为观止的大脑细胞染色图，卡哈尔一直被现代脑科学工作者奉为祖师爷。

卡哈尔观察并绘制的神经元

卡哈尔和其他一些研究者发现，神经元都是独立的结构，而且大家都知道有某种电荷通过神经元，从树突传递到轴突，就像电报或电话信息通过电线传递一样。但是神经元之间的电流是如何传输的呢？

1897年，查尔斯·谢灵顿提出了突触概念，成为了理解神经冲动传递方式的突破。

1952年，英国科学家艾伦·霍奇金和安德鲁·赫胥黎，巧妙地使用一种乌贼发现了细胞电传导的规律，这就是霍奇金-赫胥黎方程，这个方程式解释了神经元放电的基本规律。

这个真正革命性的发现揭示了神经元放电的原理，基本上就是钠、钾离子的跨膜流动。自这个发现起，神经生理学作为一门新兴的学科，正式走进了科学的殿堂。

脑是机器？

1665年巴黎，丹麦解剖学家尼古拉斯·斯丹诺向思想家们做了一次演讲。斯丹诺大胆地指出，如果我们想要理解脑的功能以及脑的运作方式，而不单单是描述其组成部分，那么我们就应该将脑视为一台机器，并拆解开来观察其如何运转。

这是一个革命性的理念。

在此后的350 多年里，我们研究脑的方式一直都遵循着斯丹诺的建议。他的远见卓识深刻地影响了其后几个世纪的脑科学研究，并且是我们对脑这个非凡器官的认知能够取得显著进步的根源所在。

人类素有用已知“隐喻”未知的习惯，因此随着脑科学的新发现，对脑的隐喻也在不断更新。

直到1940年，沃尔沃·皮茨和沃伦·麦卡洛克催生了如今用来解释脑工作机制的最常见隐喻：脑是一台计算机。

不过事实上，人类对神经系统和电子机器间的联系的认知最初是反过来的：人们认为计算机是一个脑。

在20世纪的脑科学研究中，试图运用机器来模拟并接近人类的智能。这个领域的先驱的思考推动了电子计算机的诞生。

科学家一直希望用计算机来模拟大脑的工作过程，然而模拟脑的一系列努力在半个多世纪的时间里一直雷声大雨点小，进展缓慢。

一直到21世纪发端，机器学习算法的横空出世，以及不断增长的计算机算力在某些领域开始与人类的智能相匹敌，人工智能时代终于到来了。

3 未来脑科学的挑战

回顾脑研究数千年的发展史会发现，与其他生命科学领域相比，脑科学领域具有很有趣的特点。这些独特性决定了科学家在接下来的一百年里将面临的主要挑战。

一个挑战是剖析大脑的结构。

相比于心脏、肠胃等器官，大脑的结构显然是最复杂的。深入到分子和细胞水平去剖析如此复杂的构造，是科学家尚未解决，在未来的一个世纪中将会面临的最大挑战。

面对这个挑战，科学家们先后提出了几种解决方案，比如其实已经失败的第一代大脑连接组计划。

科学家们在十多年前提出了这个计划，希望用电子显微镜来重构大脑，结果用了超过5年的时间才将小鼠大脑中一块体积为0.013立方毫米的区域搞明白。

小鼠大脑中的神经元多达7 000万个，目前最全面的小鼠神经元连接图谱也仅仅重建了不到2 000个小鼠神经元的连接，而人的大脑有1000 亿个神经元！这显然是个不可能完成的任务。

脑研究面临的另一个挑战是解析大脑的工作原理。

大脑的结构虽然极其复杂，但剖析脑的结构毕竟还只是一个工程问题，哪怕可能要花上人类几百年的时间，至少看上去还是能实现的。科学家们面临的真正严峻考验，是搞清楚大脑的工作原理具体是怎么样的。

比如，记忆是如何产生并存储的？

人类的意识与其他动物有何不同，让人类具有人之为人的独特性？

此外，人类的复杂行为甚至精神状态是如何被控制的？

更别说目前让医生和科学家都束手无策的众多脑疾病——阿尔茨海默病、精神分裂症、自闭症等等——的具体机制了。

大脑研究皇冠上最耀眼的明珠就是这些高级认知功能的原理。对于这些问题，我们目前还没有令所有人满意的答案。我们都在期待真正“革命性”发现的到来。

大脑让人类成为万物之灵，而人类对大脑的深层次认识才刚刚开始。