大腦和電,,這兩個(gè)詞結(jié)合到一起總會(huì)給人不好的聯(lián)想,,比如“楊教授”之類(lèi)的,。
然而如果我們平心靜氣地觀察一下醫(yī)學(xué)史,會(huì)發(fā)現(xiàn)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)不僅掌握了電擊大腦的正確使用方式,,甚至更進(jìn)一步,,開(kāi)始嘗試在人類(lèi)大腦中植入電極,進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間放電,。
從上世紀(jì)80年代末開(kāi)始,,生物科學(xué)發(fā)現(xiàn)用電流刺激腦組織,可以對(duì)人類(lèi)的各種心理,、生理技能產(chǎn)生影響,。肌體功能、意識(shí),、記憶,,語(yǔ)言能力,甚至性格,,都可能在腦垂體被電流刺激下發(fā)生某種改變,。
這種現(xiàn)象到底是什么原理,至今也沒(méi)有完美的答案,。而與粗暴的“戒網(wǎng)癮電擊”相比,。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)表明,通過(guò)開(kāi)顱手術(shù)在腦中植入電極,,在大腦特殊部位激發(fā)1~5V的電流,,將有可能在無(wú)明顯副作用的前提下完成手術(shù)般的“精準(zhǔn)電擊”。
之后,腦中電極逐步從動(dòng)物實(shí)驗(yàn)走向臨床,,在帕金森,、癱瘓與癲癇等疾病中發(fā)揮難以替代的作用——與此同時(shí),這項(xiàng)技術(shù)也伴隨著眾多爭(zhēng)議,、瘋狂與奇妙發(fā)現(xiàn),。
讓我們先從這個(gè)領(lǐng)域最著名的“半機(jī)器人之父”說(shuō)起。
醫(yī)學(xué)之路
在大腦中植入電極放電,,可以影響生物體的神經(jīng)中樞,,這事早在上世紀(jì)八十年代就已經(jīng)被發(fā)現(xiàn)了。比如通過(guò)電極來(lái)影響獼猴的運(yùn)動(dòng)神經(jīng),。
但是類(lèi)似科學(xué)實(shí)驗(yàn)有個(gè)重要的問(wèn)題,,就是植入的電極會(huì)引發(fā)排異反應(yīng),造成實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的大腦損傷,。
直到上世紀(jì)九十年代,,著名神經(jīng)學(xué)家凱爾·肯尼迪發(fā)明了一種可以長(zhǎng)期放在大腦中的電極材料,他稱(chēng)之為“親神經(jīng)電極”,。這個(gè)發(fā)明讓大腦植入電極開(kāi)始從只能做動(dòng)物實(shí)驗(yàn),,開(kāi)始向醫(yī)學(xué)臨床邁出了極為關(guān)鍵的一步。而凱爾·肯尼迪也成為了這個(gè)領(lǐng)域最著名的科學(xué)家之一,。
2017年,,《連線(xiàn)》雜志專(zhuān)題報(bào)道了凱爾·肯尼迪的故事。這位科學(xué)家的一生,,都與腦中植入電極這件事息息相關(guān),,甚至可謂榮辱與共。
1998年,,獲得FDA許可之后,,凱爾為一位中風(fēng)導(dǎo)致全身癱瘓、只能靠呼吸機(jī)維生,、全身僅能眨眼的病患進(jìn)行了大腦植入電極手術(shù),。通過(guò)讀取病患腦中電極發(fā)射出的信號(hào),這名癱瘓患者成功在電腦上完成了打字,。
這個(gè)嘗試可謂跨時(shí)代的,。這意味著癱瘓、漸凍癥等只有意識(shí)清醒,,全身無(wú)法活動(dòng)的患者,,多了一個(gè)重新與外界交流的可能。
然而好景不長(zhǎng),,嚴(yán)重的排異反應(yīng)以及顱內(nèi)手術(shù)難以愈合,,讓腦中電極在長(zhǎng)達(dá)十幾年的時(shí)間中持續(xù)走入了低迷,。FDA取消了類(lèi)似手術(shù)的許可,凱爾的學(xué)術(shù)資助也幾近枯竭,。而讓他再次名揚(yáng)天下的事件,,是2014年在已經(jīng)無(wú)法得到臨床實(shí)驗(yàn)機(jī)會(huì),資金瀕臨匱乏的情況下,,凱爾決定用自己當(dāng)“實(shí)驗(yàn)品”,,為自己進(jìn)行了大腦電極植入手術(shù)。
手術(shù)引發(fā)了相當(dāng)嚴(yán)重的并發(fā)癥,,凱爾有兩個(gè)月時(shí)間無(wú)法說(shuō)話(huà),,并且疼痛難忍。然而實(shí)驗(yàn)積累的數(shù)據(jù),,卻讓神經(jīng)學(xué)界再次看到了讓全身癱瘓患者開(kāi)口說(shuō)話(huà)的可能,。
這個(gè)故事在媒體報(bào)道后廣為流傳,凱爾也被稱(chēng)為21世紀(jì)瘋狂科學(xué)家的代表,。在這些用生命探索大腦真相的步伐之后,,腦中電極在今天臨床醫(yī)學(xué)當(dāng)中逐漸成熟。
例如在癲癇病領(lǐng)域,,在大腦中植入電極可以偵測(cè)電線(xiàn)發(fā)作信號(hào),,進(jìn)而發(fā)送脈沖阻斷這種信號(hào),這種操作已經(jīng)有了臨床應(yīng)用可能,。再比如脊髓炎和脊髓損傷的康復(fù)中,,腦中電極可以放射增強(qiáng)信號(hào),,幫助患者更好完成持握,、提拉等動(dòng)作。
在帕金森癥方面,,腦中植入電極也開(kāi)始作為一種新的應(yīng)對(duì)方案,,雖然還僅僅處在非常謹(jǐn)慎的早期探索周期。
在我國(guó),,通過(guò)開(kāi)顱手術(shù)進(jìn)行腦內(nèi)放電刺激,,也開(kāi)始作為特定帕金森、神經(jīng)性厭食癥的治療方案之一,。甚至已經(jīng)開(kāi)始嘗試腦中電極幫助戒毒的可能,。
而在實(shí)驗(yàn)室中,腦中電極技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始由一種醫(yī)學(xué)手段逐漸進(jìn)化,,向人類(lèi)大腦深處的某些秘密進(jìn)發(fā),。
記憶宮殿
神經(jīng)科學(xué),尤其是對(duì)大腦的研究,,經(jīng)常在不經(jīng)然間敲開(kāi)令人驚奇的大門(mén),。
2008年,,加拿大一個(gè)腦中植入電極的案例中,竟然有了意外發(fā)現(xiàn),。這個(gè)案例中,,一個(gè)肥胖癥患者嘗試腦中植入電極來(lái)干擾肥胖癥。結(jié)果科學(xué)家意外發(fā)現(xiàn),,電極竟然顯著提升了患者的記憶能力,。
這意味著,人類(lèi)的記憶宮殿,,也是可以通過(guò)在腦皮層中特定領(lǐng)域進(jìn)行電擊來(lái)改變的,。甚至記憶力這個(gè)東西,也可以被電擊下變得更好或者更糟,。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)自誕生起就收獲了廣泛關(guān)注,。被稱(chēng)為現(xiàn)實(shí)世界神盾局的美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA),就長(zhǎng)期資助了一項(xiàng)“恢復(fù)主動(dòng)記憶”的科研項(xiàng)目項(xiàng)目的一部分,。這個(gè)項(xiàng)目希望通過(guò)在人腦中植入電極并進(jìn)行異常放電,,幫助人類(lèi)恢復(fù)起已經(jīng)遺忘的記憶。
顯然,,如果一個(gè)人擁有無(wú)限的記憶,,那么對(duì)于情報(bào)、軍事等領(lǐng)域的影響是難以預(yù)料的,。但是通過(guò)腦中電極來(lái)徹底解鎖記憶殿堂的密碼,,今天還是為時(shí)尚早的一件事。
而這個(gè)角度真正值得期待的進(jìn)展還是在醫(yī)學(xué)上,。比如說(shuō)賓夕法尼亞大學(xué)的一項(xiàng)研究表明,,科研大腦中植入電極并發(fā)射特定脈沖的方式,來(lái)激發(fā)受試者的記憶,。
于是老年癡呆,、腦損傷等疾病帶來(lái)的失憶癥,也被納入了大腦電極的研究范疇,。
禁忌魔盒
當(dāng)然,,關(guān)于大腦電極,這幾年并不總是出現(xiàn)好消息,。
比如另一項(xiàng)研究證明,,大腦電極還可能有一個(gè)能力,就是通過(guò)腦中放電來(lái)讓生物體獲得快感,。
2005年,,美國(guó)神經(jīng)學(xué)家海倫·梅伯格團(tuán)隊(duì)發(fā)布了這樣一個(gè)研究:通過(guò)大腦植入電極,在特定腦垂體處放電,,將可以有效治愈嚴(yán)重抑郁癥,。對(duì)于藥物和心理治療完全沒(méi)有反應(yīng)的患者,,卻通過(guò)大腦放電的方式重新找回了“快樂(lè)”。
這個(gè)發(fā)現(xiàn)雖然也是醫(yī)學(xué)上的進(jìn)展,,但卻隨之帶來(lái)了相當(dāng)強(qiáng)烈的爭(zhēng)議:假如快樂(lè)可以有一個(gè)開(kāi)關(guān)來(lái)控制,,按下電鈕人腦就能在放電中收獲快感,那么這一切跟毒品有什么區(qū)別,?
進(jìn)行腦中電極快感實(shí)驗(yàn)的小白鼠,,就被證明回不停地按動(dòng)開(kāi)關(guān)來(lái)收獲快感,直到昏迷過(guò)去,。假如這種能力在人類(lèi)當(dāng)中普及,,那后果可能不堪設(shè)想。
想象一下,,人類(lèi)可以在腦中安放一個(gè)電極裝置,。按下開(kāi)關(guān)各種幸福感、快樂(lè)感,、性刺激接踵而至,,那么誰(shuí)還希望努力工作收獲現(xiàn)實(shí)的幸福呢?誰(shuí)又能阻止這些人從虛假的放電快感中停下,?
大腦電極在治病救人的同時(shí),,同樣也打開(kāi)了一些禁忌。但有一點(diǎn)似乎可以肯定:通過(guò)腦中放電能夠帶給一個(gè)人的改變,,可能遠(yuǎn)比我們想象中更多,。
顱內(nèi)電極技術(shù)存在的問(wèn)題
聽(tīng)上去挺玄乎的腦中電極技術(shù),好像已經(jīng)可以解決不少問(wèn)題,。
但為什么我們?cè)谏钪羞€是很難看到大腦電極對(duì)癱瘓,、帕金森患者的治療呢?
首先,,大腦電極還處在非常原始的探索階段,,人類(lèi)醫(yī)學(xué)還不能特定觀察出到底在什么區(qū)域、如何放電可以激發(fā)患者的特定能力,。讓癱瘓患者通過(guò)腦電波交流,更僅僅是一個(gè)假設(shè),。所以截至目前,,顱內(nèi)電極都只能是在機(jī)器嚴(yán)重的癲癇、癱瘓,、腦損傷案例中,,在實(shí)在沒(méi)有其他辦法的前提下才能使用。
人類(lèi)對(duì)腦中放電的認(rèn)識(shí),,還留有大片大片的空白,。
而電極技術(shù)本身也有兩個(gè)問(wèn)題,。首先是材料問(wèn)題,很多靈敏度高的電極材料,,尤其是金屬材料,,很容易在腦中引發(fā)排異反應(yīng)和顱內(nèi)出血,以及難以預(yù)料的腦損傷,。然而親神經(jīng)性的材料,,比如微電極束,又有著信號(hào)分辨率太差的問(wèn)題,。無(wú)法高精度接受信號(hào),,讓腦中電極的精準(zhǔn)工作很難進(jìn)行。
魚(yú)和熊掌不可兼得,,高危風(fēng)險(xiǎn),、倫理難題,讓腦中電極技術(shù)還停留在萬(wàn)不得已才會(huì)使用的階段,。
當(dāng)然,,改變也在醞釀當(dāng)中。
已經(jīng)顯現(xiàn)的改進(jìn)方案
目前,,對(duì)于腦中電極手術(shù)的改進(jìn)主要集中在兩方面:
首先是對(duì)電極材料進(jìn)行優(yōu)化,。凱爾·肯尼迪發(fā)明的親神經(jīng)材料,本質(zhì)上是給金屬電極進(jìn)行外包層,,在金屬的導(dǎo)電性和人體排異中取得折中方案,。
而在很多新的醫(yī)療材料研究中,導(dǎo)電性高同時(shí)不產(chǎn)生排異的方案已經(jīng)出爐,。比如伊利諾伊大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì),,就研制了一種柔性技術(shù)材料,它能夠最大限度貼合腦組織,,同時(shí)保留了金屬電極的導(dǎo)電精度,。
另一種思路認(rèn)為,相對(duì)大腦深處進(jìn)行放電,,也不一定非要進(jìn)行開(kāi)顱手術(shù)和人腦植入,。2017年6月,麻省理工在權(quán)威科學(xué)期刊《細(xì)胞》上發(fā)布了最新的研究成果,。研究者通過(guò)僅僅貼在頭皮上的外部電極,,對(duì)小白鼠進(jìn)行了腦內(nèi)深度放電。甚至可以操縱小白鼠的耳朵,、爪子,、胡須按照指令活動(dòng)。
這項(xiàng)研究受到了廣泛的重視,,如果能不開(kāi)顱進(jìn)行深度放電刺激,,那么很多腦內(nèi)電極的負(fù)面風(fēng)險(xiǎn)將迎刃而解,。當(dāng)然,到目前為止這還僅僅是個(gè)實(shí)驗(yàn)室研究,。
回看一下,, 在30多年的歷程里,腦內(nèi)植入電極逐漸成一種現(xiàn)象的偶然發(fā)現(xiàn),,變成了眾多重癥患者家屬的救命稻草,,甚至成為了探索人類(lèi)大腦、記憶,、快感的途徑,,變成了一扇未來(lái)之門(mén)。
科學(xué)研究總是如此,,危險(xiǎn)與收獲結(jié)伴而來(lái),。或許不要懼怕推開(kāi)任何潘多拉之門(mén)才是最好的解決方案,。因?yàn)殛P(guān)在門(mén)里的秘密,,才真正危險(xiǎn)。