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反乌托邦的近未来系列的Black Mirror中,出现了一款可植入耳后的小型设备,借助该设备,我们可以详细地记住、回忆和重现生活的每一个瞬间,就像电影在眼前放映一样。 南加州大学生物医学工程师Theodore Berger正在做一种记忆假体,但无法保证其记忆程度(也许会更好)。这种设备通过手术直接植入大脑,它利用某种特殊方式电刺激大脑以形成记忆,来模拟海马的功能——至少在老鼠和猴子中可用。现在,他正在测试该设备是否适用于人类。 Berger的设备基于海马理论:海马如何将短期记忆(如放钥匙的位置),转化为长期记忆(一段时间后,还记得钥匙的位置)。在他的早期实验中,对兔子演奏一个音调,并对着兔子的脸吹气,让它眨眼睛。最后,仅仅演奏该音调,兔子就眨眼睛,就像Pavlov著名的分泌唾液的狗。Berger用电极记录了海马体的活动,而且当兔子将音调和吹气联系起来时,这些信号中的模式以某种可预测方式发生变化。
Berger的前导师,也是犹他大学生物医学工程教授的Gregory Clark说,“这一过程中,海马结构积极参与,并通过训练修改其放电模式。”Berger称这种放电模式为时空码(Space-time Code):它由神经元的位置以及神经元放电的时机决定。“时空码传播至海马的不同层,形成了不同的时空码,”Berger说。“我们不明白原因是什么,但最终结果是,时空码是大脑其他部分可识别的并作为长期记忆的物质。” 大脑其他部分将输出的时空码作为记忆信号——对于兔子,即听到音调时,眨眼睛。而且Berger表示,他已经可以用数学模型描述海马将短期记忆转化为长期记忆的一般规则。 有了该规则,Berger为大鼠建立了人工海马。为了构造人工海马,他首先需要教老鼠完成记忆任务:让老鼠按压杠杆的一端,同时用灯光分散老鼠的注意力。再次执行任务时,训练老鼠按压杠杆的另一端,以证明老鼠记得之前按压的那一端。 Berger和他的团队记录了整个过程中海马的放电模式,他们注意到时空码与杠杆按压记忆相对应。他们从海马输入和输出的放电模式中提取数据,并建立数学模型,该模型根据输入的时空码预测输出的时空码。后来,Berger给该老鼠服用了一种阻止记忆形成的药物,然后使用他研究的设备以脉冲模式电刺激该老鼠的大脑,用该数学模型预测输出的时空码。 接着,老鼠会按下杠杆正确的一端。“它们记起正确的时空码,就像该时空码是它们自己创造的一样,”Berger说。“现在,我们把记忆放回大脑。”Berger还试验了将假体放入恒河猴的前额叶皮层的某区域中。该区域涉及执行功能,如利用记忆解决新问题。这种情况下,该植入设备也改善了猴子的记忆。 但是,向人类身体植入类似设备真能起作用吗?“所有这些与大脑接触的假体都会面临一个基本挑战,”凯斯西储大学工程学教授Dustin Tyler说。“人类大脑中有数十亿的神经元,神经元间通过数万亿的连接来协同工作。介入这些数目巨大的神经元,并与之建立高精度连接相当困难。” 即使是植入耳蜗(通过几十个电极刺激听觉神经来模拟声音频率),也不能完美模拟声音。科学家利用所有的感官输入,尤其是利用约只有100个电极的电码,还远远不能模拟整个记忆。但这一现况并没有阻止一家名为Kernel的新创业公司同步Berger的研究——给他的研究提供部分资助,并任命他为首席科学官。 Kernel的最初目标是将Berger研究的植入物作为医疗设备推向市场,该设备可以帮助记忆受损的人正常生活。目前,Berger正在该设备的某一版本上进行人体试验,并表示截至目前,记忆受损患者在记忆测试实验中表现良好。但最终,CEO Bryan Johnson希望Kernel开发出可通过简单门诊手术植入的,在注意力、创造力和专注度等方面的增强人类智能的设备。 这一目标将为监管机构带来新难题:这些医疗设备,或者说是消费者设备,应该受谁监管?根据食品和药物管理局(Food and Drug Administration,FDA)条款,如果植入物的用途是诊断或治疗医学病症,或者是改善身体结构或功能,它就是医疗装置。但是,如果皮下植入物仅仅可以提高注意力或创造力,像脑刺激器的膳食补充剂一样,它可能不受FDA监管。 Johnson没有表示将Kernel尚未完成的设备应用于哪方面:这取决于设备本身,取决于设备的功能以及潜在的副作用。当然,所有的医疗设备和药物都有一定的副作用。现在,我们等着见证这种设备是有益的,还是源于Black Mirror情节的一种新的、可怕的灵感。 免责声明:本文仅代表作者个人观点,与环球网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
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