【原】2019年關于大腦的4個最令人難以置信的故事

這里有理論上的決戰：一場關于意識在大腦中產生的戰爭，關于為什么我們的大腦如此強大的瘋狂的創造性理論，以及任何物種的第一個完整的大腦接線圖。今年還誕生了“混合型”腦圖譜，試圖從多個層面——基因、分子和線路——來詢問大腦功能，將單個地圖合成多個綜合層面。

大腦器官也是瘋狂的一年。這些實驗室培育的不比小扁豆大多少的腦組織塊，激發了類似早產兒的活動，使孤立的肌肉抽搐，現在可以被克隆到一大群幾乎相同的“兄弟姐妹”中進行實驗，引發新一輪關于它們是否能獲得意識的爭論。

當然，神經科技也在蓬勃發展。通過對神經元和電路如何通過復雜的“神經代碼”相互通信的洞察，我們離解碼大腦越來越近了。心理控制假肢是一個老新聞；現在的前沿是設計能真正感覺到的機器人肢體。對我們感覺皮層的洞察激發了基于光的神經系統，給機器人帶來了大量的感覺。經過多年的猜測，埃隆·馬斯克的《神經網絡》終于面世，一個瘋狂的西部腦-機接口也如雨后春筍般涌現出來，希望有一天能在不需要手術的情況下修復斷裂的腦回路。

這已經是很大的成就了。但在我們即將結束這一年之際，有四個令人費解的故事仍然縈繞在我心頭，它們是關于死亡的本質、讀心術的前景，以及可能最終幫助我們戰勝阿爾茨海默病的新途徑。

大腦是一個功能強大但極度敏感的器官，很容易受傷。一旦失去氧氣和營養，細胞會在一小時內開始死亡。這就是為什么，撇開僵尸的傳說不談，科學家們曾經認為，人死后幾小時內，幾乎不可能恢復大腦的任何功能。

不正確的。今年4月，耶魯大學(Yale University)的一個研究小組報告稱，他們在死后4小時成功探測到了豬腦內的電流活動。結果出人意料：研究小組最初是為了開發一種系統，幫助大腦在出于實驗目的摘除后保持完整性。它的效果超出了團隊的預期。不可能說大腦是有意識的，也就是說，他們是否意識到自己被復活了，盡管這是非常不可能的(我是說極不可能)。當研究小組在最初的實驗中發現意識背后廣泛、協調的電活動的跡象時，他們對未來的實驗大腦進行麻醉，以阻止這種聯合放電，從而大大降低了意識在這些大腦中出現的幾率。

盡管如此，這項研究表明，大腦對諸如中風或創傷等傷害的恢復能力比之前認為的要強得多。從長遠來看，它會問我們是否有一天會有一種類似于心臟復蘇術的大腦。如果是這樣，那么大腦在與身體分離后還能保持多長時間的健康呢?我們可能已經在死亡的未知領域邁出了第一步。

2.“大腦互聯網”為可能的人類“蜂巢思想”奠定了基礎

幾年前，Miguel Nicolelis博士將動物的大腦鏈接到一個互聯網，該互聯網使每個大腦可以共同解決一個常見問題。當通過植入的電極相互連接時，動物以一種“蜂巢”大腦的方式使大腦的電活動同步。

Nicolelis現在已經在人體進行了相同的實驗（不需要手術）。在一項神經工程學的壯舉中，研究小組使用非侵入性腦電圖儀（EEG）讀取了兩個人的腦電波，并通過用電磁脈沖拍打他們的大腦來將這些信號“發送”給第三人（一種稱為經顱磁刺激的技術），或稱TMS。五組人一起用他們的腦電波解決了一個類似俄羅斯方塊的游戲，準確率超過80%，即使研究人員引入了噪音。

一個警告：該系統被操縱，以使神經技術無法檢測到“思想”，例如，旋轉模塊或不旋轉。該決定被編碼為存在或不存在閃光燈，這對于EEG讀取和TMS傳遞到視覺皮層來說要容易得多。但這仍然是一個強大的概念證明，即使使用我們最基本的大腦讀寫技術，也可以將人類的思想與頑強的思想聯系起來以解決問題。Nicolelis設想了一種由聯網的人腦制成的生物超級計算機，可以想象跨越語言障礙，甚至增強認知能力。問題是，如果我們向他人開放自己的思想圣地以獲取計算能力，那么在隱私和自主性方面我們將失去什么呢？

3.閱讀技術通過解讀語音和視頻而獲得飛躍

玩俄羅斯方塊的合作游戲并不是科學家們推進讀心術的唯一途徑。今年1月，一個研究小組將深度學習和語音合成技術結合起來，將一個人聽到的聲音轉換成重構的語音。當一個人聽別人說話的錄音時，這個系統從聽覺皮層捕捉到電信號。然后，這些活動模式被一個基于人工智能的語音合成器解碼，產生可理解的（如果有點像機器人的話）語音。不幸的是，系統無法解碼某人的內心想法。

但是三個月后，情況發生了變化。

另一個研究小組設計了一種“神經解碼器”，可以解碼從大腦最外層皮層測得的電信號。這些信號不是包含語義信息，而是表示嘴唇、舌頭、喉部和下巴的運動。不同的運動模式與不同的聲音相關聯，解碼器可以識別并合成實際可理解的句子。這是第一次，可以通過單獨閱讀大腦活動來知道某人想說什么，這項技術在問答對話中得到了進一步驗證。本月早些時候，另一個研究小組發現，根據大腦運動皮層（通常負責手和手臂運動的部分）的記錄，有可能解碼單詞和音節。這為直接從大腦中閱讀“言語”開辟了另一條途徑。

值得一提的是，俄羅斯Neurobotics公司的一個研究小組發現，他們可以利用人工智能，僅憑腦波就可以解碼人們正在觀看的視頻片段。與使用植入電極的語音解碼研究相比，這里的無創腦電圖足以重建自然場景、運動和人臉。

目前，我們的私人想法仍然是私人的，科技主要幫助那些不會說話的人重新與世界聯系。但是想想看：如果有一天某家科技巨頭讓你只用大腦發短信或發帖子，你會(也應該)去做這件事嗎？

4.阿爾茨海默病治療的熱潮

癡呆癥是我們這個時代最令人沮喪的神經系統疾病之一。盡管進行了數十年的研究，但幾乎所有針對這種有毒蛋白質斑塊（稱為β-淀粉樣蛋白）的阿爾茨海默病藥物都失敗了。通常，這些藥物是分解斑塊或中和其毒性作用的蛋白質。

今年，替代性潛在療法和理論出現了爆炸式增長。

其中一個特別的實驗表明，閃爍的燈光和咔噠的聲音可能會破壞有毒蛋白質斑塊，并改善大腦功能，至少在老鼠身上是這樣。這種治療方法便宜、無創、效果顯著，為這個長期掙扎的領域帶來了新的希望。還有人認為，腦細胞中的DNA突變打亂了某些基因，這可能是根本原因。還有一些人采用基因療法來解決阿爾茨海默病的困境，在高危人群中加入一種保護基因變異。

雖然我們還不能說這些新方法會帶來什么結果，但有一件事是明確的：我們擁有的科學治療理念越多，我們在不久的將來最終治愈阿爾茨海默病的機會就越大。