《腦機(jī)穿越》，浙江人民出版社，2015年3月。以及尼科萊利斯的腦機(jī)交互研究示意圖。

每個(gè)人都是自己大腦的雕塑家

尼科萊利斯在醫(yī)學(xué)院就讀時(shí)發(fā)現(xiàn)，幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，人們都按照大腦區(qū)域論來(lái)理解大腦的工作機(jī)制。這種理論認(rèn)為，一旦過(guò)了發(fā)育期，除了細(xì)胞新陳代謝之外和功能逐漸衰退之外，大腦不會(huì)再變化。

在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教科書(shū)上，尼科萊利斯所接觸到的信息是，大腦的不同區(qū)域負(fù)責(zé)不同功能。比如，海馬體承載記憶功能、運(yùn)動(dòng)皮層則著控制身體的動(dòng)作。而經(jīng)典的神經(jīng)科學(xué)理論也特別指出，大腦不同區(qū)域的特定神經(jīng)元負(fù)責(zé)特定任務(wù)。這些神經(jīng)元如果遭到破壞，就會(huì)失去相應(yīng)的能力。如果向大腦輸送感官信號(hào)路徑遭到破壞或者發(fā)生故障，大腦相應(yīng)的控制功能也會(huì)隨之永久消失。

“我很幸運(yùn)，在我大學(xué)時(shí)代，美國(guó)范德堡大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家瓊恩·卡斯(JonKaas)開(kāi)始在靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物身上做了實(shí)驗(yàn)，證明大腦區(qū)域論的謬誤。”尼科萊利斯解釋說(shuō)，彼時(shí)，瓊恩·卡斯的研究成果表明，大腦神經(jīng)元有接管機(jī)制，某一個(gè)神經(jīng)元死亡，其他“同伴”就會(huì)接管其功能。如果不幸發(fā)生了脊椎損傷，大腦和身體的信號(hào)通道被切斷，人體會(huì)自發(fā)開(kāi)辟一條新的通道，導(dǎo)致大腦的運(yùn)轉(zhuǎn)方式發(fā)生改變。尼科萊利斯說(shuō)：“卡斯的研究證明，神經(jīng)具有可塑性，就像1906年諾比爾生理學(xué)獎(jiǎng)獲得者圣地亞哥·瑞蒙·卡加爾(SantiagoRamonyCajal)預(yù)言的那樣，每個(gè)人都可以成為自己大腦的雕塑家。”

事實(shí)上，尼科萊利斯的腦機(jī)交互研究正是基于這種全新的腦神經(jīng)理論。曾立志成為一名神經(jīng)外科醫(yī)生的他，因?yàn)閷?duì)大腦3D地圖萌發(fā)興趣，只身前往美國(guó)攻讀博士后，扎進(jìn)腦機(jī)交互的研究領(lǐng)域。上世紀(jì)90年代，尼科萊利斯研發(fā)出一種能將神經(jīng)元組信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令的裝置，這也是全球第一臺(tái)“腦機(jī)解碼轉(zhuǎn)碼器”。

2000年之后，尼科萊利斯的研究進(jìn)入高潮階段。他分別在小鼠、貓頭鷹和成年獼猴的大腦中植入裝置。實(shí)驗(yàn)相當(dāng)成功，小鼠靠著意念促使機(jī)械杠桿轉(zhuǎn)動(dòng)，獲得清水。貓頭鷹則能同時(shí)控制兩只機(jī)械臂，一只在杜克大學(xué)的實(shí)驗(yàn)室，另一只遠(yuǎn)在600英里之外的馬薩諸塞州。獼猴不但能通過(guò)腦波控制游戲操縱桿，還能“隨心所欲”地移動(dòng)屏幕上的光標(biāo)位置。

真正讓尼科萊利斯受到大眾關(guān)注的，還要數(shù)2008年獼猴控制機(jī)器人的實(shí)驗(yàn)。當(dāng)時(shí)，整個(gè)研究團(tuán)隊(duì)在獼猴大腦中植入了能同時(shí)讀取300個(gè)神經(jīng)元信號(hào)的電極，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)信號(hào)連接到了遠(yuǎn)在日本的機(jī)器人的“大腦”中。獼猴開(kāi)始在跑步機(jī)上跑動(dòng)時(shí)，接收到信號(hào)的機(jī)器人也開(kāi)始隨之跑動(dòng)，雙腿運(yùn)動(dòng)甚至更快。而當(dāng)獼猴停下來(lái)，腦海中仍有跑步的意念時(shí)，機(jī)器人還在隨著指令不停跑動(dòng)。

這個(gè)轟動(dòng)的實(shí)驗(yàn)，被尼科萊利斯帶到了2012年的TED演講臺(tái)上。此時(shí)，腦機(jī)交互的研究已經(jīng)漸入佳境，尼科萊利斯克服了兩個(gè)最重要的障礙。其一，重新創(chuàng)造觸覺(jué)。他們發(fā)現(xiàn)，其實(shí)大腦可以很快學(xué)習(xí)處理新型人工信息，從而創(chuàng)造出了可以讓脊椎損傷患者體驗(yàn)?zāi)_踏實(shí)地感覺(jué)的“人工觸感”。第二，盡管無(wú)數(shù)次動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證明通過(guò)手術(shù)在大腦中植入傳感器是安全的，但其引起的倫理問(wèn)題無(wú)法被忽略。尼科萊利斯受到科幻電影的啟發(fā)，創(chuàng)造出“腦電波穿感帽”，也就是幾年前被眾人熱議的ECG意念控制頭盔，讓整個(gè)研究徹底擺脫了科學(xué)理論的限制。