神經(jīng)塵埃、腦波打字、迷你大腦……
2018年的腦科學(xué)，要研究什么
本報記者 劉 霞
人腦可謂人體最復(fù)雜、最神秘的器官，無數(shù)科學(xué)家殫精竭慮，也不過才揭開其奧秘的冰山一角。
21世紀是腦科學(xué)時代。為了進一步了解大腦，監(jiān)測大腦活動的研究進行得如火如荼，已在學(xué)術(shù)界和商業(yè)界掀起一股淘金熱?！犊茖W(xué)美國人》雜志在近日的報道中指出，2018年，科學(xué)家將繼續(xù)在腦科學(xué)領(lǐng)域深耕，該領(lǐng)域最值得期待的三大技術(shù)當屬神經(jīng)塵埃、大腦打字以及迷你大腦。
神經(jīng)塵埃：神經(jīng)元和外部數(shù)字世界的“橋梁”
2016年1月，美國國防部高級研究計劃局(DARPA)宣布，投資6500萬美元開展“神經(jīng)工程系統(tǒng)設(shè)計”(NESD)項目，旨在研發(fā)一種能在大腦與數(shù)字世界之間實現(xiàn)精準通信的植入式系統(tǒng)。這種接口可將大腦神經(jīng)元的電化學(xué)信號轉(zhuǎn)化成信息技術(shù)語言的0和1。該研究有望增進科學(xué)家們對視覺、聽覺、語言神經(jīng)基礎(chǔ)的理解，并最終為神經(jīng)缺陷患者帶來新的療法。
該計劃的第一步是監(jiān)測神經(jīng)元的電化學(xué)信號。DARPA表示，如果一次可以監(jiān)測100萬神經(jīng)元的電化學(xué)信號，就足夠了。為此，美國布朗大學(xué)的科學(xué)家正在研制包含有電極的鹽粒大小的“神經(jīng)顆粒”(neurograin)，以探測神經(jīng)元的放電等，所有這些都通過無線電頻率天線進行。
而加州大學(xué)伯克利分校工程與計算機科學(xué)教授米歇爾·馬哈比斯研制的“神經(jīng)塵埃”(neural dust)已能做到這一點。2016年，他和同事們在一項針對大鼠的研究中報告說，這些微小的無線設(shè)備可監(jiān)測神經(jīng)元的“一舉一動”。團隊的主要科學(xué)家都加入了埃隆·馬斯克的初創(chuàng)公司“神經(jīng)鏈接”(Neuralink)，該公司是與日俱增的腦科學(xué)初創(chuàng)企業(yè)中的翹楚。
現(xiàn)在，馬哈比斯團隊正努力讓“神經(jīng)塵埃”接收外部信號，并使神經(jīng)元能以特定方式放電。馬哈比斯說，這種“神經(jīng)塵埃將是有史以來研制的最小刺激器”。
最終，科學(xué)家們希望能通過這項設(shè)備獲得神經(jīng)代碼——比如，讓這些設(shè)備傳輸癱瘓病人行走所需的準確代碼。他們也在破譯理解口語的神經(jīng)代碼。盡管上述研究可能會引發(fā)一些倫理問題，但專家表示，這樣的問題在神經(jīng)科技領(lǐng)域并不鮮見。
大腦打字：將思想轉(zhuǎn)化為文本
馬斯克當然不會是唯一一個對人類大腦感興趣的億萬富翁。臉書(Facebook)公司也正在全速推進其“沉默的演講”計劃。
該項目負責人、神經(jīng)科學(xué)家馬克·謝夫勒特說，很少有人在工作中使用語音助手，因為人們不喜歡在別人面前大聲說出他們想要發(fā)表的內(nèi)容。但如果你能直接從大腦打字，你就可以快速地將思想轉(zhuǎn)化為文本，而不需要說出來。而且，早期測試告訴我們，這不只是科幻小說中出現(xiàn)的情節(jié)。謝夫勒特說：“那里(大腦)有信號，你可以利用它。”
Facebook高級技術(shù)中心已經(jīng)運行“思想驅(qū)動打字”項目兩年。2016年，謝夫勒特離開約翰·霍普金斯大學(xué)加入該團隊。2018年，該項目有望實現(xiàn)每分鐘打100字的速度，將思想轉(zhuǎn)化為文本，比現(xiàn)在的腦機接口快20倍。據(jù)悉，目前能實現(xiàn)的“意念打字”紀錄是每分鐘8個詞，并且需要使用植入電極。
謝夫勒特表示，為了達成目標，他的團隊將雙管齊下。一隊致力于開發(fā)可以讀出高質(zhì)量神經(jīng)數(shù)據(jù)的非侵入技術(shù)；另一隊致力于大腦科學(xué)，尤其是更好地掌握語言和表達機制。
人腦類器官：慢慢撕去“迷你”標簽
5年前，奧地利科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了用干細胞培育人腦組織的方法，人腦類器官自此取得驚人進展?，F(xiàn)在，有很多科學(xué)家正在利用人類干細胞創(chuàng)造三維類器官，這些類器官可以發(fā)育成功能神經(jīng)元、大腦皮質(zhì)，以及其他模擬全尺寸器官的結(jié)構(gòu)。
制造大腦類器官的技術(shù)發(fā)展非常快，就在2017年12月，研究人員僅花費數(shù)周而非數(shù)月，啟動這一過程，創(chuàng)建出了大腦類器官。我們有理由期望2018年獲得更接近現(xiàn)實的突破。
大腦類器官對于研究大腦和腦部疾病非常重要。比如，那些源自遺傳性精神障礙(如精神分裂癥)患者的干細胞制成的大腦類器官，將有望揭示這些患者的大腦發(fā)育到底出了什么問題。
盡管如此，科學(xué)家指出，真正值得我們期待的是以下兩大技術(shù)進步。一是給類器官供血，哈佛大學(xué)的喬治·切奇據(jù)悉已經(jīng)做到了這一點，只是沒有公開發(fā)表研究成果。“血管化”可使大腦類器官的直徑由目前的四分之一英寸變大一點，或許可以讓其擺脫“迷你”標簽，成為一個真正成熟的實驗室培育大腦。
二是賦予大腦類器官一種感官輸入(或許可通過視網(wǎng)膜)，有傳言說有一個實驗室已經(jīng)成功了。從理論上來說，這可能讓這些小小的大腦類器官擁有體驗。
腦科學(xué)作為新的科技“邊疆”，其進展不僅關(guān)乎人類的健康和福祉，也關(guān)乎未來的生產(chǎn)力，有望深刻改變社會。2018年或許是見證奇跡的時刻。
來源：http://www.chinanews.com/gn/2018/01-08/8418488.shtml
