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                    《科學24小時》

                    開博時間:2016-07-01 14:43:00

                    旨在向全國廣大群眾,特別是具有中等文化程度的廣大青年,普及科學技術知識,繁榮科普創作,啟迪思想,開拓視野。

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                    前景遠大的腦植芯片技術

                    2017-12-06 18:20:00

                      美國癱瘓患者伊恩·伯克哈特因5年前的一場車禍而導致全身從肩部以下癱瘓,他的命運之門似乎已經悄然關上。不過在2016年,他接受了大腦芯片植入手術。如今,24歲的伊恩終于又能自由控制右手臂和右手腕了,他也成為了全球首例通過腦植芯片技術“復活”癱瘓肢體的人。

                      在很多人眼里,將芯片植入人類大腦似乎還是科幻電影中的橋段,不過這一“黑科技”目前正在從大熒幕走到人類真實的生活中。

                      幫助患者 重新活動

                      為加強或修復人腦功能而采用的腦植芯片技術,可以說是現代腦神經科學發展的頂峰。其萌芽可以追溯到上世紀初,醫生利用腦外科患者手術后,對腦的全面刺激所獲得的反應而制作的腦功能圖。從1950年開始,美國土倫大學就率先在臨床上嘗試用腦植芯片技術治療癲癇、帕金森氏病和精神病等頑固的疾病。

                      2年前,伊恩自愿參加了美國俄亥俄州立大學的癱瘓肢體復活研究計劃。該項計劃的目標是通過在大腦中植入芯片,以繞過受損的脊椎將大腦指令傳遞給手部肌肉。雖然,目前伊恩只有在實驗室與電腦連接時才能重新控制自己的右手臂和右手腕,但是這樣的結果已經令他非常滿意了。

                      除了重新控制自己的肢體外,大腦植入芯片技術還可以幫助患者通過意念控制機械手臂。2015年5月,癱瘓病人艾瑞克在癱瘓13年后,重新依靠自己的力量舉了酒杯,幫助他完成這一心愿的,正是其大腦中植入的芯片。

                      一塊微小的芯片如何能收集大腦的意念?其原因為,當人腦產生某一動作的想法時,這種想法會以電傳導的形式在特定的神經元細胞之間傳導,并最終在感覺運動區形成具有一定電信號特征的神經沖動。這種神經沖動通過神經纖維最終傳導到手、腳等產生動作的肌肉,完成動作的實現過程。

                      喚醒大腦 修補記憶

                      除了輔助癱瘓患者生活之外,大腦植入芯片,還有阻止認知能力下降、治愈精神疾病、恢復盲人視覺、恢復聾人聽覺等功能,比如為帕金森氏癥或阿爾茨海默氏癥的患者提供幫助,甚至是喚醒植物人、修補記憶。

                      目前,科學家已經明確了一些病癥與大腦相關部分之間的關聯,只要通過在病人腦中植入類似芯片的刺激器,按規律刺激相關區域的神經細胞,使其重新活動,就可達到相應的治療效果。2014年,廣州軍區武漢總醫院就為一名植物人的大腦植入了“芯片”,成功地將其喚醒。美國國防部先進研究項目局正在開發一種新型的大腦芯片。他們計劃預先備份某個人大腦中已存儲的數據,一旦其大腦受到損害,植入的芯片就可以將已備份的數據傳輸至他的大腦,使其恢復記憶。目前,科研人員已經在老鼠身上進行了相關實驗。美國紐約大學經科學家喬瑟夫·雷杜克斯表示,這項技術其實也沒有那么“黑科技”,“它就和假肢一樣,只不過是用來修補記憶的”。

                      腦植芯片 遍地開花

                      如今的腦植芯片技術已經在某些發達國家發展到了一個全新的水平——不僅能為病態人腦作出診斷和治療,還能給正常人腦增添某些原先所不具備的功能,提高其功能水平,例如,美國國防部提出的“20年超級戰士”計劃。

                      所謂的“超級”,就在于腦植芯片給士兵注入了全新的戰斗品質——使其更易把精力集中于作戰任務上,增強作戰耐力。它也有望提高士兵的智能,監視和修正其大腦中不正常的功能,使其保持思維精準,從而提高作戰任務的完成效率。

                      事實上,美國許多腦植芯片試驗都得到了軍方的支持,因為其科研成果與五角大樓強調的利用高科技加強美軍戰力是完全吻合的。

                      社會倫理 引發爭議

                      不過,隨著腦植芯片技術的持續發展,某些令人擔憂的問題也逐漸出現,首當其沖的就是道德倫理的拷問。對于那些修復或彌補大腦功能損傷的案例,人們自然不會有太多質疑,但如果是為了增加或增強人腦的某種功能,將腦植芯片技術用于健康的正常人,必然會充滿爭議。

                      1972年,美國土倫大學的希思教授為一名19歲的顳葉癲癇患者進行了腦植芯片手術,以控制其癲癇的發作。不過令人意想不到的是,這枚芯片竟然激發了病人原本低落的性欲,甚至改變了他的性取向(病人本是同性戀,手術后成了異性戀)。在這個案例中,利用先進技術治愈疾病當然無可厚非,但同時卻改變了人的本性,其正當性該如何評判呢?

                      前景展望 令人鼓舞

                      或許對于腦植芯片來說,人類的大腦就如同電腦一樣,并沒有什么區別。如今腦植芯片的工作程序,是模仿人類大腦海馬體的運作而打造的,因此兩者之間的信息溝通沒有任何問題??茖W家利用腦植芯片將人腦活動的情況數字化后所獲得的信息,按人腦的要求植入,就可以為人腦增加或增強某些功能。雖然這一技術還沒有實現,但就初步成果來看,所展示的前景是令人鼓舞的。如果你沒有學習過專業的腦神經科學,也許根本無法想象未來的動人景象。

                      舉個簡單的例子。1999年,一位學生報名參加了業余西班牙語學習班,為期一年。學習班要求學生每周交一份作業,內容是寫一兩句西文句子,題材和長短隨意。為此,這位學生購買了電腦翻譯程序來幫助自己完成作業。最后,他將一本英文散文選《生命的火花》成功翻譯成了西班牙語。當然,這絕不是他自己創作的成果,而是他和翻譯程序共同取得的成績。如果有了腦植芯片技術,這一切將變得更為簡單:只要把翻譯程序制成腦植芯片,通過手術安裝到大腦的前額頁,這位學生不需要在教室里枯坐哪怕一分鐘,就可以輕易地把英文翻譯成西班牙文。

                      同理,我們也不需要學習各種外語,腦植芯片技術能幫助我們全部解決。有了它,我們甚至能很輕松地成為汽車修理工、會計師、律師……當然,這只是腦植芯片技術展現的一角,未來,它的發展前景將更加廣闊。

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