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編者按：現(xiàn)在人類對大腦信號做出解析已經(jīng)取得了不小進(jìn)展。而反過來，給大腦寫入信號，讓人產(chǎn)生感知也有一些突破了。比方說，通過給特定神經(jīng)元植入電極發(fā)送電脈沖，可以讓人產(chǎn)生看到光點(diǎn)的感覺，盡管其實(shí)并沒有光點(diǎn)的存在。那我們能不能像《黑客帝國》一樣，在人的大腦里制造出一個(gè)完全虛擬的世界呢？也許可以，但就算我們最終生活會在同一個(gè)《黑客帝國》里面，卻仍然仍然處在不同的世界里面。何謂孤獨(dú)？孤獨(dú)的意思，就是就像我沒法理解擁有翅膀和用回聲定位是什么感覺一樣，我永遠(yuǎn)也沒法完全理解你所經(jīng)歷的事情。文章來自編譯。

攝影：Andria Lo

劃重點(diǎn)：

把信號寫入大腦可以制造感知

你感知到的的東西未必總是“真實(shí)存在”——它只存在于你的頭腦

信號跟想法是兩碼事，讀取和寫入大腦完全不對稱

我們可能最終生活會在同一個(gè)《黑客帝國》里面，但我們?nèi)匀惶幵诓煌氖澜?/p>

一、把合成體驗(yàn)上傳大腦

一個(gè)年輕人，身穿著灰色法蘭絨長袍，正在平靜地坐在一張桌子旁，面前是一個(gè)毫無特色的黑盒子。他的頭上戴著一頂帽子，看起來像是用紗布繃帶做的。有一束電線從里面盤出來，最后出現(xiàn)在他的后腦勺那里。他正在等著什么。

一名穿著白色實(shí)驗(yàn)服的研究人員走到桌子旁，默不作聲地站了一會兒。那男人盯著這個(gè)盒子。等了一會兒，但什么都沒有發(fā)生。然后那個(gè)男人眨了眨眼，顯得有點(diǎn)不安。研究人員便問發(fā)生了什么事。

他說：“就在第一秒鐘的時(shí)候，我看到了一只眼睛——一只眼睛，還有一張嘴。”

研究人員把盒子換成了不同的物體。這次是個(gè)橙色的足球。他們敲了一下，很明顯，這個(gè)男人的腦子里又發(fā)生了什么事情。他說：“我該怎么解釋呢？就像上一次一樣，我看到了一只眼睛——一只眼睛和一張嘴，側(cè)面的。”

從嚴(yán)格的意義來說，這個(gè)人是一個(gè)賽博格（電子人）。他那梭狀的腦回，沿著大腦底部兩側(cè)分布的隆起的皺褶上布滿了電極。這些電極是他的醫(yī)生植入進(jìn)去的，因?yàn)樗麄冋J(rèn)為這有助于追蹤這名男子癲癇發(fā)作的原因。但電極也提供了一個(gè)難得的機(jī)會——這不僅可以讓研究人員讀取來自大腦的信號，還可以將信號寫入大腦。麻省理工學(xué)院的Nancy Kanwisher正在領(lǐng)導(dǎo)一群神經(jīng)科學(xué)家，她們在研究所謂的梭狀回面孔區(qū)（這個(gè)區(qū)域因人看到臉部時(shí)會變得活躍而得名）。她們的問題是，如果她們把水泵反轉(zhuǎn)會怎么樣？也就是故意去激活那個(gè)區(qū)域的話——那名男子會看到什么？

你不需要變成賽博格才能知道你永遠(yuǎn)不應(yīng)該相信自己那會說謊的頭腦。比方說，它就對你隱瞞了一個(gè)事實(shí)，其實(shí)你的所有感知都是有延遲的。將光子轉(zhuǎn)化為視覺，氣壓波動轉(zhuǎn)化為聲音，霧化分子轉(zhuǎn)化為氣味——然后，你那不完美的感覺器官需要時(shí)間來接收信號，將它們轉(zhuǎn)換成大腦的語言，然后再把它們傳遞給灌木狀的神經(jīng)細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)，由后者計(jì)算傳入的數(shù)據(jù)。這個(gè)過程不是瞬間完成的，但你永遠(yuǎn)不會意識到無數(shù)的突觸正在傳遞，這些嘶嘶作響的電化學(xué)構(gòu)成了你的想法。事實(shí)上，這是一種舞臺藝術(shù)——而你既是導(dǎo)演，又是觀眾。

你感知到的，或者你以為自己感知到的東西未必總是“真實(shí)存在”——它只存在于你的頭腦，而不在任何其他地方。夢就是這樣。迷幻藥就干這事兒。當(dāng)你想象自己姑媽的臉，自己的第一輛車的氣味，或者草莓的味道時(shí)，就會發(fā)生這種情況。

從這個(gè)角度來看，把感官體驗(yàn)——認(rèn)知的一種——攝入某人大腦其實(shí)并不難。在本文的前面這幾段里其實(shí)我已經(jīng)對你做了這件事了。我描述了賽博格的穿著，暗示了你房間是什么樣的，告訴你足球是橙色的。你在自己的腦里已經(jīng)中看見了，或者至少看見了它的某個(gè)版本了。你也聽到了（用你大腦的耳朵）研究對象在跟科學(xué)家交談（盡管在現(xiàn)實(shí)生活當(dāng)中他們說的是日語）。這種植入法不錯(cuò)，很文學(xué)。但是如果有更直接的航線會更好了。大腦就是一種有點(diǎn)咸的，將感官信息轉(zhuǎn)化為思想的黏性糊狀物；你應(yīng)該能夠利用這種能力，在那個(gè)地方建立一個(gè)完整的世界，一個(gè)跟現(xiàn)實(shí)無法區(qū)分的模擬世界。

Kanwisher 的實(shí)驗(yàn)并沒有做到這一點(diǎn)——還差得遠(yuǎn)。但它確實(shí)讓人看到了直接將信息植入大腦的可能性與威力。如果你看過那個(gè)測試的視頻，最值得注意的是那名男子的溫和反應(yīng)?？茖W(xué)家在操作的時(shí)候，他似乎沒有任何感覺。長眼睛的盒子似乎沒有嚇到他；事實(shí)上，當(dāng)它消失時(shí)，他似乎更驚訝。確切地說，這種體驗(yàn)可能不是真實(shí)的。（有一次，Kanwisher曾告訴我，志那位愿者問，“我是不是只是在想象？”）但這件事里面還有有些真實(shí)的東西的。進(jìn)入到他的梭狀腦回的電脈沖循環(huán)不僅讓他看到了一張臉，還注入了難以形容的面孔的感受。

把合成體驗(yàn)上傳到大腦，這個(gè)想法一直是科幻小說的重要組成部分，至少有75年的歷史了——例子當(dāng)然包括《黑客帝國》，還有菲利普·狄克（Philip K. Dick） 的大部分作品，網(wǎng)絡(luò)空間，元宇宙，1983 年的電影《尖端大風(fēng)暴》（Brainstorm）里面的磁帶錄音機(jī)，（被低估的）1995 年上映的電影《末世紀(jì)暴潮》（Strange Days）里面的超導(dǎo)量子干涉裝置等。但在現(xiàn)實(shí)生活中，我們距離在每個(gè)人的脖子背后都有一個(gè)數(shù)據(jù)端口還有很長一段路要走。神經(jīng)科學(xué)家已經(jīng)可以很好地對從大腦發(fā)出的信號進(jìn)行解碼，也可以移動光標(biāo)或機(jī)械臂了（盡管還沒法做到像生物連接那么流暢優(yōu)雅）。但植入信號進(jìn)去要比這棘手多了。

二、電極植入法

神經(jīng)外科醫(yī)生倒是非常擅長植入電極。問題是要知道植入到什么地方，因?yàn)槟阋鎸Φ氖沁€非常神秘的神經(jīng)灌木叢。雖說一小部分的細(xì)胞也許只處理特定任務(wù)的特定部分，但細(xì)胞群之間還會相互交談，而正是這些網(wǎng)絡(luò)的形成和重組幫助我們有了認(rèn)知能力。如果你打算欺騙大腦，讓后者把人為構(gòu)造的輸入感知成現(xiàn)實(shí)，就必須了解單個(gè)神經(jīng)元做了什么，一大群的神經(jīng)元又做了什么，以及它們之間是如何相互關(guān)聯(lián)的。

這牽涉到的東西就太具體了，也許具體到令人沮喪。16 年前，艾倫腦科學(xué)研究所（Allen Institute for Brain Science）的首席科學(xué)家Christof Koch曾幫助做過一項(xiàng)現(xiàn)在已經(jīng)很出名的研究。這項(xiàng)研究表明，大腦里面有一種叫做內(nèi)側(cè)顳葉的神經(jīng)元，這種神經(jīng)元會對文字工作者所謂的名詞（人物、地點(diǎn)、事物等）做出反應(yīng)。比方說，當(dāng)一個(gè)人看到女演員哈莉·貝瑞的照片時(shí)，這個(gè)區(qū)域就會被激活起來。換成女演員詹妮弗·安妮斯頓的不同照片（但不是她跟布拉德·皮特在一起的照片）時(shí)，該區(qū)域也被強(qiáng)烈激活了。Koch說：“神經(jīng)元是感受的原子。對于類似《黑客帝國》里面的技術(shù)來說，你必須了解每一個(gè)神經(jīng)元的觸發(fā)特征，而大腦里面一顆米粒大小的區(qū)域就有 50000 到 100000 個(gè)神經(jīng)元?！?他說，如果沒有這本（神經(jīng)元會促發(fā)特征的對照）目錄，你也許能讓某人“看見閃光或動作”，但他們“永遠(yuǎn)也看不到圣誕老人?！?/p>

好吧，看見閃光也是個(gè)開始。閃光也可以做很多事情。在荷蘭神經(jīng)科學(xué)研究所（Netherlands Institute for Neuroscience）的實(shí)驗(yàn)室里，Pieter Roelfsema 和他的團(tuán)隊(duì)一直在用閃光來教猴子閱讀。哲學(xué)書猴子還看不了，但已經(jīng)足以能夠區(qū)分字母表里面的字母。研究人員是通過刺激所謂 V1 區(qū)域來做到這一點(diǎn)的。這塊區(qū)域?qū)儆谝曈X皮層的一部分，是長在每個(gè)靈長類動物頭部后方的一塊神經(jīng)元。一旦通過 V1 電極發(fā)送電流，哺乳動物就會看到一個(gè)漂浮在空中中的光點(diǎn)。切換到隔壁的電極，第一個(gè)點(diǎn)旁邊就會出現(xiàn)第二個(gè)點(diǎn)。這些是光幻視，就是你撞頭之后看到的那種火冒金星，或者大笨狼（Wile E. Coyote）被痛毆后在他周圍飛來飛去的小鳥。（那位日本患者產(chǎn)生的感受被正式叫做“臉幻視（facephenes）”。）

Roelfsema 說，將一組電極植入到 V1之后，“就可以像矩陣板一樣使用了。如果有 1000 個(gè)電極，基本上就相當(dāng)于有 1000 個(gè)燈泡，而你可以在數(shù)字空間里面點(diǎn)亮這些燈泡?！?這支團(tuán)隊(duì)可以刺激電極，模擬出字母 A 或 B 的形狀，而猴子能夠表明自己看到了不同。

當(dāng)大腦在做大腦的事情時(shí)，你看到的信號其實(shí)并不是想法；那是大腦在思考時(shí)排出的廢氣。

但這項(xiàng)技術(shù)也讓你有了想象的空間，比方說視障人士最終如何可以通過這項(xiàng)技術(shù)看到一些東西：把 V1 的電極矩陣連接到外部世界的相機(jī)，然后把鏡頭處理成現(xiàn)實(shí)的點(diǎn)畫圖。這幅畫看起來也許有點(diǎn)像位圖版的 Minecraft，但大腦是非常擅長適應(yīng)新的感官數(shù)據(jù)的。

盡管如此，為了有足夠多的點(diǎn)來做成線與形狀，以及其他的有用刺激，得提供大量的電極，而且每一個(gè)電極都需要非常精確地定位。任何電極型的方案，只要目標(biāo)是把可理解的信號（而不僅僅是閃光的幻視形狀）傳送給大腦，就都得這樣。不管想法是什么，都跟神經(jīng)相關(guān)。Kosh說，稍微多刺激了一點(diǎn)組織，“你會陷入混亂?！?更重要的是，你還得把握好時(shí)機(jī)。感受與認(rèn)知就像鋼琴奏鳴曲；每一個(gè)音符都必須按特定的順序發(fā)聲，這樣音樂才會和諧。要是搞錯(cuò)了時(shí)機(jī)，相鄰的電脈沖看起來就會不成形狀——而是像一大塊污跡，或者就像什么都沒有一樣。

刺激大腦的位置與時(shí)機(jī)為什么如此難以解析？部分是因?yàn)槿绻阍噲D誘導(dǎo)神經(jīng)活動的話，記錄神經(jīng)活動產(chǎn)生的數(shù)據(jù)并不能起到很大的幫助作用。加州大學(xué)伯克利分校的神經(jīng)科學(xué)家 Jack Gallant 說：“大腦的讀與寫完全是不對稱的。”當(dāng)大腦在做大腦的事情時(shí)，你看到的信號其實(shí)并不是想法；那是大腦在思考時(shí)排出的廢氣。當(dāng)感受越過終點(diǎn)線時(shí)（編者注：將感受的形成比喻為賽跑），研究人員能獲得關(guān)于大腦整體狀態(tài)的一小部分?jǐn)?shù)據(jù)，但把這些數(shù)據(jù)回送并不能重建整場比賽——從感覺、感受、識別到認(rèn)知要連跑數(shù)圈。是，Kanwisher 的團(tuán)隊(duì)確實(shí)激活了大腦的一大塊面部識別區(qū)域，讓某人看到了一張臉，算是吧。但那是感性（sensibility），不是感覺（sense），不是對特定面孔的感知?？吹秸材莞ァぐ材菟诡D會刺激詹妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元；但沒人知道刺激詹妮弗·安妮斯頓神經(jīng)元能不能讓人看見詹妮弗·安妮斯頓。

目前獲批用于人身上的電極陣列均無法彌合這一差距。這些陣列體積龐大，但最多也就只有大約 1000 個(gè)電極，按照大腦的定義，這種充其量只能是低保真版。目前，研究人員距離演奏出令人信服的奏鳴曲還有很長的路要走。賓夕法尼亞大學(xué)的神經(jīng)外科醫(yī)生 Daniel Yoshor 說：“現(xiàn)在我們的水平相當(dāng)于會敲鍵盤?！钡夹g(shù)當(dāng)然還會改進(jìn)。Yoshor跟同事已經(jīng)獲得了五角大樓的那個(gè)瘋狂科學(xué)機(jī)構(gòu) DARPA的資助，他們打算先開發(fā)了一個(gè)有 64000 個(gè)電極的陣列，而下一個(gè)目標(biāo)是有 100 萬個(gè)電極的陣列。埃隆·馬斯克的Neuralink 正在研究更輕薄、更靈活的植入物，以及可以將這些植入物植入到大腦里面的機(jī)器人外科醫(yī)生。到了遙遠(yuǎn)的未來，也許會實(shí)現(xiàn)只有一粒沙子大小的無線聯(lián)網(wǎng)微芯片，或能嵌入 1 億個(gè)電極的薄片，而且每個(gè)電極都能連接到自己的處理器，就像電視機(jī)里面的像素一樣。也許還植入不了勃拉姆斯的音樂，但是做出你聽了想跳舞的東西還是有可能的。

三、“全息光遺傳學(xué)”

就算能夠把十億個(gè)電極塞進(jìn)去，仍然會遇到問題。也許你可以把材料做得足夠柔軟，就算有人搖頭太過用力，也不會造成組織損傷。也許你可以找到從大腦那粘稠的保護(hù)細(xì)胞（叫做神經(jīng)膠質(zhì)）那里脫落的表面涂層。但還記得大腦其實(shí)就是懸浮在咸水之中的一團(tuán)凝膠狀的思想肉塊嗎？嗯，咸水是具有很高的導(dǎo)電性。西北大學(xué)材料科學(xué)家John Rogers說，通過電極發(fā)送電荷，希望能刺激一個(gè)神經(jīng)元，但這個(gè)神經(jīng)元還會“延伸到電極所刺激的神經(jīng)元以外的區(qū)域，而這個(gè)空間區(qū)域的維度我們?nèi)匀慌磺宄?。也就是說，你點(diǎn)亮的也許不止一個(gè)神經(jīng)元。” 每一個(gè)電極就像大霧彌漫的黑夜里的燈塔：它確實(shí)照亮了巖石與淺灘，但光線也會在大霧中衰減和衍射。這種信息傳遞確實(shí)是沒法控制的。

不過，另一種技術(shù)也在開發(fā)當(dāng)中。它的基礎(chǔ)是一種變形色素蛋白，叫做視蛋白。脊椎動物的視網(wǎng)膜細(xì)胞里面就有這些分子；一旦被光線照射到時(shí)，視蛋白就會忙作一團(tuán)，變成一個(gè)新的形狀，這會在細(xì)胞內(nèi)引發(fā)一連串的魯布·戈德堡反應(yīng)，最終形成一股電脈沖，并被發(fā)送給大腦。你懂的，這就是視覺。但是你不需要眼睛才能使用視蛋白。對于部分藻類和微生物來說，視蛋白就嵌入在細(xì)胞的外表面，充當(dāng)對光敏感的通道，將離子移進(jìn)移出。（沒有大腦的單細(xì)胞生物就是靠這種方式朝著太陽游動的。）

這一點(diǎn)非常有用，因?yàn)樯窠?jīng)元也是這么工作的——傳導(dǎo)離子及其攜帶的電荷。 2000 年代中期，研究人員想出了怎么將這些外表面的視蛋白基因移植到腦細(xì)胞里面的辦法。就是這方面的工作，使得神經(jīng)科學(xué)家可以用不同顏色的激光去控制特定種類的神經(jīng)元——也就是可以小心翼翼地打開和關(guān)閉特定的神經(jīng)元！如果你想給一種很酷的大腦控制技術(shù)起名字的話，再也找不到比“全息光遺傳學(xué)”更好的了，真的。

這項(xiàng)技術(shù)非常適合研究不同的神經(jīng)元都是干什么的。研究人員可以通過基因工程的方式將離子門植入到整個(gè)神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)，包括大腦里面的各種細(xì)胞里面，這種方式無論是破壞性還是物理的侵入性都要比塞個(gè)插頭進(jìn)去要小一些。（反過來，除非你把光纖直接塞進(jìn)去，否則很難讓光線深入穿透進(jìn)去。）在某些情況下，通過采用不同的技術(shù)，細(xì)胞也可以在光源下發(fā)出熒光，從而讓研究人員能夠在顯微鏡底下觀察工作中的大腦情況。

但光遺傳學(xué)也適用于輸入?？梢杂霉忖Оl(fā)（來自激光、數(shù)字投影儀的光、通過光纖植入大腦）來觸發(fā)所設(shè)計(jì)的離子門。來自紐約大學(xué)和西北大學(xué)的一組研究人員已經(jīng)培育出一種小鼠，這種小鼠的嗅球（脊椎動物前腦結(jié)構(gòu)中參與嗅覺的部分，位于老鼠敏銳的鼻子與皮質(zhì)之間，用于感知?dú)馕叮┦亲鲞^了光遺傳學(xué)上面的優(yōu)化的。當(dāng)科學(xué)家在合適的時(shí)機(jī)把適當(dāng)種類的光照射到嗅球上面時(shí)，老鼠就會聞到（或表現(xiàn)出像是聞到了）他們所謂的“合成氣味”。

你可以做出一個(gè)功能齊全的模擬世界，可以涵蓋所有的感覺，但它最終的樣子怎樣，感受如何，這些始終都要取決于你的想法。

那種氣味是什么味道？紐約大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家Dmitry Rinberg回答道：“我們不知道。也許很臭。也許很宜人。也許是它在這個(gè)宇宙里面都從來沒有體驗(yàn)過的氣味?！?他說，你沒辦法知道。你又不能問那只老鼠。

不幸的是，這是確保任何一種感知輸入系統(tǒng)是否有效的唯一方法。你得問佩戴者（所有者？接收者？如果植入物是遺傳性的，但還加上一條激光的話，你還是賽博格嗎？）的感受。此外，就算植入的是光纖而不是電線，但他們頭上還是要插入線纜。而且他們還必須自愿對自己的大腦進(jìn)行基因工程。

就這方面而言，對人類的外圍所做的工作比對大腦所做的要先進(jìn)得多。人工耳蝸植入進(jìn)去的是聽覺神經(jīng)而不是大腦，但卻能給聽力受損的人提供了非常好的體驗(yàn)，雖然在保真度方面還比不上健康的耳朵。一些科學(xué)家正在研究效果等同于視網(wǎng)膜的東西。有的假肢連接上神經(jīng)之后就可以傳遞觸覺。給假肢增加一點(diǎn)振動甚至可以制造出運(yùn)動感覺的錯(cuò)覺，一種手臂在空間里面移動的感覺，這樣用戶不用看假肢也知道它在哪里了。

但這些都不是完整的感覺器官。這不是一個(gè)世界。跳舞的幻視，人工耳蝸輸入，神經(jīng)光子激活嗅覺皮層——哪怕你能夠把所有這些東西都裝進(jìn)頭骨——那也沒法讓你以為自己是在別的地方。這不能改變這樣一個(gè)事實(shí)，那就是我們每個(gè)人的大腦都會以自己喜歡的方式去構(gòu)建現(xiàn)實(shí)。你可以做出一個(gè)功能齊全的模擬世界，可以涵蓋所有的感覺，甚至是非常難以捉摸的感覺，但它最終的樣子怎樣，感受如何，這些始終都要取決于你的想法。

1974年，哲學(xué)家托馬斯·內(nèi)格爾（Thomas Nagel）發(fā)表了一篇后來被廣為引用的論文，題目叫做《變成蝙蝠會怎樣？》。論文指出，每一個(gè)有意識的生物的體驗(yàn)都是個(gè)體化的，對于動物及其大腦來說，這種體驗(yàn)都是獨(dú)一無二的。何謂孤獨(dú)？孤獨(dú)的意思，就是就像我沒法理解擁有翅膀和用回聲定位是什么感覺一樣，我永遠(yuǎn)也沒法完全理解你所經(jīng)歷的事情。即便我們是真正的賽博格，我們的后腦勺裝上了插頭，我們的皮層植入了電極和光纖，準(zhǔn)備好接收裝滿了發(fā)綠光的漢字的數(shù)字紅色藥丸，我的大腦對所有的輸入的解釋也會跟你的大腦不同。當(dāng)然，我們會告訴我們的機(jī)器霸主，我們正在體驗(yàn)著同樣的東西，因?yàn)檫@就是感受。但是，我在撓你的梭狀回時(shí)，你看到的那張臉，永遠(yuǎn)不會跟你在撓我的梭狀回時(shí)看到的那張臉一樣。我們可能最終生活會在同一個(gè)《黑客帝國》里面，但我們?nèi)匀惶幵诓煌氖澜纭?/p>

譯者：boxi。