超越身体:神经工程

闹钟响了。你把水壶插上，放上你最喜欢的CD，然后看看天气和交通情况。一切都很正常，但事实上你还没有睁开眼睛。直到最近，大脑的工作描述还局限于控制它的直接主人——你。现在看来，我们即将能够扩展思维的范围，将其移动到身体之外。欢迎来到神经工程的世界。

将你的大脑与机械界面连接起来的想法可能看起来很奇怪，牵强，甚至有点吓人。但我们一直都在这么做;事实上，我现在就在做。当我打字时，我用键盘作为我的思想和计算机之间的机械接口——一个扩展。

然而，新的进展意味着机器和计算机硬件将能够在生物水平上直接与人体连接。但是，暂时忽略你对疯狂的半机械人和通过秘密植入的精神控制的健康恐惧。让我们把注意力集中在现实上:目前存在什么技术，它是如何被使用的，谁为这项工作提供资金，以及它最终可能如何被使用。我们是在开启人类进化的黄金时代，还是在为灾难埋下祸根?

生物接口的应用主要有两个层面:外围设备，如假肢;以及神经设备，即一个特殊的计算机芯片直接与大脑接触。让我们从外围开始。

想象一下，肢体的一部分失去了，比如肘部。医生现在必须处理剩下的组织，试图帮助病人恢复肢体的功能。不管怎样，他们需要能够将信息从大脑传递到新的电子手臂的尖端。但是来自大脑的信号现在只能到达上臂。医生们如何弥补这一差距呢?

为了做到这一点，他们可以使用一种叫做肌电假体的巧妙装置。通过将这种先进的机械臂连接到现有的组织上，该设备能够检测到剩余手臂上的小收缩，并将这些收缩转化为电信号，然后以特定的方式移动新手臂。通过了解特定的收缩如何引起特定的动作，用户可以教合成手臂移动。我们说的是最先进的技术，但掌握它仍然需要几个月的时间。然而，随着“可进化硬件”的引入，这种情况也可能即将改变。

筑波大学的Isamu Kajitana设计的一种新型计算机芯片，实际上可以了解使用者试图用他们的肌肉做什么。然后，它会修改自己，直到找到最有效的解释信息的方法。这有点像下棋，对手希望你赢;你几乎不需要思考游戏，它在几个动作中就结束了。

这就把我们带到了接口的圣杯——人类大脑。如果你能直接从大脑——你自己的超级计算机——接收信号，并将这些纯粹的核心信号直接转化为运动——就像它自然地做的那样，那不是更好吗?

问题是，你的整个身体就是你大脑的接口。你的手、眼睛、皮肤;它们都是进化过程中形成的系统的一部分。你的眼睛是你周围世界反射的光线和视觉奇迹之间的界面。你的皮肤是你的内部和世界之间的接口，感知环境。

最近在脑接口方面的一项突破描述了一项研究，在这项研究中，猴子仅用思想来控制机械臂。通常，这是科幻小说里的东西;但它是真实的，令人难以置信。他们是怎么做到的?

你所做的一切都取决于大脑发出的信号。想想电影《搏击俱乐部》的开场。在这里，我们实际上可以看到“恐惧”在大脑中穿行。就好像你的大脑内部有一张极其复杂的地图，由神经细胞组成，所有这些细胞都指示着是什么造就了你。

喝了一杯水，你就激活了所有负责喝水的神经通路(装满杯子，拿起杯子，把水倒进嘴里，放下杯子)。嘲笑里基·杰维斯，所有与幽默和笑声有关的道路都会迸发出来。你做的每一个动作，重要的是，你想的每一个想法，都使用了你大脑中特定的活动模式。

如果你能掌握这个思维导图，准确地学会如何从喝酒到大笑再到运动呢?北卡罗莱纳州杜克大学的米格尔·尼科莱利斯(Miguel Nicolelis)是领导这一被称为神经工程领域的科学家之一。通过将一个特殊的硬件连接到两只猴子的大脑，米格尔和他的同事们能够记录猴子控制操纵杆时的大脑通路。这个操纵杆在猴子可以看到的隔壁房间里移动机械臂，同时他们试图将其移动到目标。这使科学家们能够精确地看到哪些大脑信号导致了前、后、左和右臂的运动。

然后科学家们拿掉了操纵杆。起初，猴子们挥动双手，试图让机械臂移动到他们想要的地方。然而，在一个令人惊讶的时刻，其中一只猴子意识到它根本不需要移动。只要想着移动机械臂，它就会在大脑中激活正确的路径，将信息传递给植入的硬件，然后再传递给机械臂。

这项令人着迷的工作的好处肯定会对那些失去四肢或瘫痪的人产生深远的影响。还有什么呢?神经工程这一蓬勃发展的领域的大部分工作都是由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助的。天哪，这些家伙都有梦想!

如果你想要雄心壮志，那么战斗机飞行员能够通过思想控制他的飞机的概念如何?作为他身体的延伸，没有反应时间。不够吗?如果飞行员犯了一个错误，他的大脑就会被芯片覆盖(这些飞机很贵!)还是不开心!还记得《黑客帝国》里那句不朽的台词吗，“我懂功夫。”嗯，你猜对了;南加州大学(University of Southern California)的泰德·伯杰(Ted Berger)等科学家甚至认为，我们可以将指令植入神经芯片，让士兵们执行他们用传统方法学不到的动作。

一如既往，技术的进步是一把双刃剑。这些新兴技术带来的好处肯定会彻底改变许多人的生活质量，而控制论士兵的想法目前还只是幻想。

就目前而言，贴一张CD或驾驶你的汽车只能用科学上最先进的工程技术来实现，那就是你。