数字现实可以直接植入你的大脑吗？

（一）

一个穿着灰色法兰绒长袍的年轻人平静地坐在一张桌子旁，在一个毫无特色的黑盒子前。他戴着一顶看起来像是用纱布绷带做的帽子。一束电线从里面蜿蜒而出，从他的后脑勺出现。他在等什么。

一名穿着白色实验室外套的研究员走到桌子旁，沉默地站了一会儿。男人盯着盒子。一时之间，什么都没有发生。然后男人眨了眨眼，显得有些害羞。研究人员问发生了什么事。

“就在第一秒，”他说，“我看到了一只眼睛——一只眼睛和一张嘴。”

研究人员将盒子换成不同的物体。这次是橙色的足球。有一个节拍，再次很明显，这个男人的脑袋里发生了一些事情。“这要怎么解释？”他说。“就像上一个一样，我看到了一只眼睛——一只眼睛和一张嘴，侧身。”

严格来说，这个人是一个半机械人。他的梭状回，沿着大脑底部两侧的曲折脊布满了电极。他的医生植入它们是因为他们认为它们有助于追踪该男子癫痫发作的原因。但电极也提供了一个难得的机会——不仅可以读取来自大脑的信号，还可以将它们写入大脑。由麻省理工学院的南希·坎维舍尔 (Nancy Kanwisher) 领导的一组神经科学家正在研究所谓的梭形面部区域，当一个人看到一张脸时，它就会变得活跃。他们的问题是，如果他们反转泵怎么办？故意激活那个区域——男人会看到什么？

你不必是一个半机械人，就知道你永远不应该相信你说谎的头脑。例如，它向你隐瞒了一个事实，即你的所有感知都在延迟。将光子转化为视觉，气压波动转化为声音，雾化分子转化为气味——无论你不完善的感觉器官需要多长时间来接收信号，将它们转换成大脑的语言，然后将它们传递到灌木状的神经网络计算传入数据的单元格。这个过程不是瞬间的，但你永远不会意识到无数的突触刺激正在发生，电化学嘶嘶声决定了你的想法。事实是这是一种舞台艺术——你既是导演又是观众。

你感知或认为你感知到的东西并不总是“真的存在”——除了在你的头脑中，它们不在任何地方。梦想就是这样。这就是迷幻药的作用。当你想象你阿姨的脸，你的第一辆车的气味，草莓的味道时，就会发生这种情况。

从这个角度来看，将感官体验——一种感知——引入某人的脑海中实际上并不难。我在这个故事的前几段对你做了。我描述了半机械人的穿着，给了你房间外观的暗示，告诉你足球是橙色的。你在脑海中看到了它，或者至少是它的某个版本。你听到了，在你的脑海中，研究对象与科学家交谈（尽管在现实生活中他们说的是日语）。这一切都很好，很文学。但是如果有更直接的路线就好了。大脑是一种将感官信息转化为思想的咸味食物；你应该能够利用这种能力，在那里建立一个完整的世界，一个与现实无法区分的模拟。

坎维舍尔的实验并没有做到这一点——远非如此。但它确实暗示了直接插入大脑的可能性和力量。当你观看测试视频时，最引人注目的是该男子的温和反应。当科学家们击中果汁时，他似乎没有任何感觉。有眼睛的盒子似乎不会吓到他；事实上，当它消失时，他似乎更惊讶。确切地说，这种体验可能不是真实的。（有一次，Kanwisher 告诉我，志愿者问，“我只是在想象事情吗？”）但它有一些真实的东西。电脉冲循环进入他的梭状脑回不仅让他看到了一张脸；它注入了难以言喻的面子感。

至少 75 年来，将合成体验上传到大脑的想法一直是科幻小说中的重要组成部分——当然，还有菲利普·迪克Philip K. Dick 的大部分作品，赛博朋克空间、元宇宙、录音机1983 年的电影《头脑风暴》，是（被低估的）1995 年电影《奇怪的日子》中的超导量子干涉装置。但在现实生活中，我们距离脖子上的数据端口还有很长的路要走。神经科学家可以很好地解码从大脑发出的信号，足以移动光标或机械臂，尽管他们无法实现生物连接的流畅优雅。进入的信号是偶数更狡猾。

（二）

神经外科医生非常擅长植入电极。问题是要知道把它们放在哪里，在所有隐匿的神经灌木丛中。一小群细胞可能会处理给定任务的某些部分，但这些细胞群之间会相互交谈，而正是这些网络的形成和重组有助于增强认知能力。如果你试图欺骗大脑将构建的输入感知为现实，你必须了解单个神经元的作用，大量神经元的大块状结构，以及它们如何相互关联。

这可能会变得非常具体。16 年前，艾伦脑科学研究所的首席科学家克里斯托夫·科赫 (Christof Koch) 帮助进行了一项现在著名的研究，该研究表明，大脑中称为内侧颞叶的神经元对词匠会识别为名词的事物做出反应——人、地点，或东西。例如，当一个人看到女演员哈莉·贝瑞的照片时，它就会亮起来。另一个强烈激活女演员詹妮弗安妮斯顿的不同图像（但不是她与布拉德皮特的照片）。 “神经元是感知的原子，”科赫说。“对于类似矩阵的技术，你必须了解每个单独神经元的触发特征，一块米粒大小的大脑中有 50000 到 100000 个神经元。”他说，如果没有那个目录，你可能会让某人“看到闪光或动作”，但他们“永远不会看到圣诞老人。”

闪光是一个开始。你可以用闪光做很多事情。在荷兰神经科学研究所的实验室中，Pieter Roelfsema 和他的团队一直在使用它们来教猴子阅读。不像哲学，但足以区分字母表中的字母。研究人员通过刺激称为 V1 的区域来做到这一点，该区域是视觉皮层的一部分，是每个灵长类动物头部后部的一块神经元。当您通过 V1 电极发送电流时，哺乳动物会看到一个漂浮在太空中的光点。打开隔壁的电极，第一个点旁边会出现第二个点。这些是幻视，您在撞到头后看到的幻影灯，或者在 Wile E. Coyote 受到重击后在他周围飞来飞去的小鸟。（日本患者的感知被正式称为“facephenes”。）

Roelfsema 说，将一组电极放入 V1，“你可以像矩阵板一样使用它。如果你有 1000 个电极，你基本上就有 1000 个灯泡，你可以在数字空间中点亮它们。”该团队可以刺激 A 或 B 形状的电极，猴子可以表明他们看到了差异。

当大脑在做大脑的事情时，你看到的信号实际上并不是经过思考的；它们是大脑在思考时排出的废气。

你可以想象，最终，一个视障人士如何能够通过这项技术看到一些东西：将 V1 中的电极阵列连接到外部世界的相机，然后将镜头处理成现实的点画图。它可能看起来像是位图的 Minecraft，但大脑非常擅长适应新的感官数据。

尽管如此，为了获得足够的点来制作线条和形状以及其他有用的刺激，你需要大量的电极，并且电极需要非常精确地定位。对于任何将可理解的信号发送到大脑的基于电极的方法来说都是如此，而不仅仅是闪闪发光的幻视形状。无论想法是什么，它们都是神经特定的。科赫说，刺激过多的组织，“你会变得混乱。”更重要的是，你必须把握好时机。感知和认知就像钢琴奏鸣曲；音符必须按特定顺序发声，才能使和声发挥作用。弄错时间，相邻的电脉冲看起来不像形状——它们看起来像一大块污迹，或者根本就没有。

使大脑的位置和时间如此难以解析的部分原因是，如果你试图诱导神经活动，记录神经活动产生的数据并不是很大的帮助。“大脑阅读和大脑写作之间存在根本的不对称性，”加州大学伯克利分校的神经科学家杰克·加兰特（Jack Gallant）说。当大脑在做大脑的事情时，你看到的信号实际上并不是经过思考的；它们是大脑在思考时排出的废气。当感知越过终点线时，研究人员会获得关于大脑整体状态的一小部分数据，但将这些数据发送回不会重新创建整个比赛——感知、感知、识别、认知的连续数圈。没错，坎维舍尔的团队点亮了大脑中一个很大的面部识别区域，并得到了一些一看脸，样。那是感性，但不是感觉，不是对特定面孔的感知。看到詹妮弗·安妮斯顿会刺激詹妮弗·安妮斯顿的神经元；没有人知道刺激詹妮弗·安妮斯顿的神经元是否能让人看到詹妮弗·安妮斯顿。

目前批准用于人类的电极阵列都无法弥合这一差距。它们体积庞大，最多只有大约 1000 个电极，根据大脑的定义，这使它们成为低保真。目前，研究人员距离演奏令人信服的奏鸣曲还有很长的路要走。“我们相当于敲击键盘，”宾夕法尼亚大学的神经外科医生 Daniel Yoshor 说。但技术当然会改进。Yoshor 和他的同事获得了五角大楼疯狂科学机构 Darpa 的资助，首先开发了一个 64000 个电极的阵列，然后是一个具有 100 万个电极的阵列。埃隆·马斯克的公司之一 Neuralink 正在研究更薄、更灵活的植入物，以及可以将它们编织到大脑中的机器人外科医生。遥远的未来可能会提供一粒沙子大小的无线联网微芯片，或嵌入 1 亿个电极的薄片，每个电极都连接到自己的处理器，就像电视中的像素一样。也许不是勃拉姆斯，而是你可以跳舞的东西。

（三）

在那里塞入 10 亿个电极；你仍然会遇到问题。也许你可以让他们足够柔软，如果有人摇头太用力，不会造成组织损伤。也许你可以找出从大脑粘稠的保护细胞（称为神经胶质）脱落的表面涂层。但还记得大脑真的只是悬浮在咸水中的凝胶状思想肉块吗？咸水是高导电性的。西北大学的材料科学家约翰罗杰斯说，通过电极发送电荷以期刺激神经元，它“延伸到电极以外的区域，一种尺寸不明确的体积空间” . “你可能点亮了不止一个神经元。”每个电极就像雾夜中的灯塔：它确实照亮了岩石浅滩，但光线也会在雾中衰减和衍射。你真的无法控制你的 zaps。

不过，另一种技术正在开发中。它依赖于称为视蛋白的变形色素蛋白。我们脊椎动物的视网膜细胞中有这些分子；当光线照射到它们时，它们会争先恐后地变成一个新的形状，这会在细胞内引发一连串的鲁布·戈德堡反应，最终形成一个电脉冲，并被发送到大脑。你知道，视觉。但是你不需要眼睛来使用视蛋白。在一些藻类和微生物中，它们嵌入细胞的外表面，在那里它们充当光激活的通道，将离子移入移出。（这是无脑单细胞生物游向太阳的方式之一。）

这非常有用，因为它也是神经元的工作方式——传导离子和它们携带的电荷。在 2000 年代中期，研究人员想出了如何将这些外表面视蛋白基因移植到脑细胞中。这项工程让神经科学家能够用不同颜色的激光控制特定种类的神经元——小心翼翼地打开和关闭它们！如果你想命名一种很酷的大脑控制技术，你真的不会比“全息光遗传学”做得更好。

该技术非常适合研究不同神经元的作用。研究人员可以通过基因将他们的离子门植入整个神经元网络，包括大脑中无数的细胞类型，其破坏性和物理侵入性比在那里塞住一个插头要少一些。（另一方面，除非您将光纤塞入其中，否则很难让光线深入穿透。）在某些情况下，使用不同的技术，也可以使细胞在光源下发出荧光，从而使研究人员能够显微镜观察工作中的大脑。

但光遗传学也适用于输入。您使用突发光（来自激光、数字投影仪、穿入大脑的光纤）来触发您设计的离子门。来自纽约大学和西北大学的一组研究人员已经培育出了对嗅球进行光遗传学调整的小鼠——嗅球是小鼠精致敏感的鼻子与其皮质之间的神经生物学节点。当科学家在正确的时间将正确种类的光照射到嗅球上时，老鼠会闻到（或表现得像在闻到）他们所谓的“合成气味”。

你可以构建一个涵盖所有感官的全功能 sim，但其最终的外观和感觉始终取决于您的想法。

气味是什么味道？“我们不知道，”纽约大学神经生物学家德米特里林伯格说。“也许它很臭。也许是愉快的。可能它在宇宙中从未体验过这种气味。”他说，没有办法知道。你不能问老鼠。

不幸的是，那是确保任何感知输入系统正常工作的唯一方法。您必须询问佩戴者（所有者？接收者？如果植入物是遗传性的，但还附加了激光，您仍然是机器人吗？）他们的看法。此外，即使它们是光纤而不是电线，他们的头上仍然会插入电缆。他们必须自愿让他们的大脑进行基因工程。

在人类中，所有这些工作在外围比在大脑中要先进得多。人工耳蜗植入你的听觉神经而不是你的大脑，从而为听力受损的人提供了非常好的体验，尽管它的保真度不如功能齐全的耳朵。一些科学家正在研究视网膜的等效物。一些假肢连接到可以传达触觉的神经。给假肢增加一点振动甚至可以发出运动感觉的错觉，一种手臂在空间中移动的感觉，这样用户就不必看它就知道它在哪里。

但这些都不是完整的感官。这不是一个世界。跳舞的幻视、人工耳蜗输入和神经光子照明的嗅觉皮层——即使你能把所有这些装备都装进你的头骨，也不会让你以为你在别的地方。而且它不会改变这样一个事实，即我们的每个大脑都以自己喜欢的方式构建现实。您可以构建一个功能齐全的模拟游戏，涵盖所有感觉，甚至是棘手的感觉，但其最终的外观和感觉始终取决于您的想法。

哲学家托马斯·内格尔 (Thomas Nagel) 在 1974 年发表的一篇经常被引用的文章“成为蝙蝠是什么感觉？”中指出，每个有意识的生物的体验都是个体化的，对于动物及其大脑来说是独一无二的。孤独的含义是，我永远无法完全理解你正在经历的事情，就像我无法理解拥有翅膀和使用回声定位的感觉一样。

即使我们是真正的半机械人，在我们的后脑勺插上插头，在我们的皮层中装有电极和光纤，准备好接收装满发光绿色汉字的数字红色药丸，我的大脑对所有输入的解释也会与你的大脑不同。当然，我们会告诉我们的机器霸主我们正在经历同样的事情，因为这就是感觉。但是当我挠你的梭状回时你看到的那张脸永远不会和我在你鹅我的时候看到的那张脸一样。

我们可能最终生活在同一个矩阵中，但我们仍然处于不同的世界。

*本文由CyberDaily 作者See编译，转载请联系后台。

See|CyberDaily作者，关注脑机接口、人工智能及机器人，挖掘科技故事、人文及思想。

-未来已来，只是分布不均匀-

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