我们人类已经进化出从手势到复杂的语言等丰富的交流技能。所有这些形式的沟通联系着不同的个体,以这样一种方式,人们可以分享和表达自己独特的经历,并协同工作。在一项新的研究中,科技通过直接连接人类大脑活动,取代了语言作为交流手段的地位。一对人类受试者大脑中的电活动以磁信号的形式传递给另一个人的大脑,其中磁信号携带了以特定方式执行任务的指令。这项研究开启了人类合作的新方式,同时,模糊了个人身份和自主的基本概念。
大脑与大脑之间的直接交流多年来一直是人们强烈关注的话题,其动机多种多样,既有未来学家的热情,也有军事上的迫切需要。米格尔·尼可莱利斯(Miguel Nicolelis)是该领域的领军人物之一,他在《超越边界》(Beyond Boundaries)一书中把人类大脑活动的融合描述为人类的未来,人类进化的下一个阶段。他进行了一项研究,使用被称为脑-脑接口的复杂植入电极将几只老鼠的大脑连接起来。尼可莱利斯和他的合著者将这一成就描述为第一个“有机计算机”,它将活的大脑连接在一起,就好像它们是许多微处理器一样。该网络中的动物学会了将神经细胞的电活动同步到与单个大脑中相同的程度。研究人员对联网的大脑进行了测试,测试内容包括让它们辨别两种不同模式的电刺激的能力,它们的表现通常优于单个动物。
如果网络化的老鼠大脑比单一的动物“聪明”,想象一下网络化的人类大脑的生物超级计算机的能力。这样的网络可以使人们跨越语言障碍。它可以为那些沟通能力受损的人提供一种新的沟通方式。此外,如果对老鼠的研究是正确的,人类大脑的联网可能会表现得更好。这样的网络能成为一种更快、更高效、更智能的合作方式吗?
最新的一篇论文通过将一小群人的大脑活动联系起来,解决了其中的一些问题。在电子游戏中,三个坐在不同房间里的人协作来正确定位一个方块,使它能够填补其他方块之间的空隙。两个充当“发送者”的人可以看到缝隙,并知道是否需要旋转木块以适应。第三个人作为“接收者”,对如上信息一无所知,需要依赖发送者发出的指令行动。
两个发送者都配备了记录他们大脑电活动的脑电图仪(EEGs)。发送者能够看到方块前进的方向,并决定是否向接收方发出改变方向的信号。他们把注意力集中在一盏高频率闪烁的灯上,以传达改变的指令,或者把注意力集中在一盏低频率闪烁的灯上,以发出不改变的信号。闪烁频率的差异导致发送者的大脑产生不同的反应,这些反应被脑电图捕捉,并通过计算机接口发送给接收者。如果发送方发出改变信号,则使用经颅磁刺激(TMS)设备将磁脉冲发送到接收方。这个磁脉冲在接收方的视场中引起一道闪光(一种磷光),作为转动方块的线索。在一段离散的时间内没有信号,就是不转动方块的指令。
从两个发送方收集指令后,接收方决定是否旋转方块。和发送者一样,接收者也配备了EEG,在这种情况下,可以将选择信号发送给电脑。一旦接收方决定了木块的方向,游戏就结束了,并将结果通知给三个参与者。这为发送方提供了评估接收方行为的机会,而接收方也有机会评估每个发送方的准确性。
在此之后,研究团队增加测试样本到五组,每组都使用这个称为“大脑网络”的方式进行测试,最终,完成任务的准确率超过80%。
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为了加大挑战的难度,研究人员有时会在发送者发出的信号中加入噪音。面对相互矛盾或模棱两可的指示,接收者很快就学会了识别并遵循更准确的发送者的指示。研究论文称,这一过程模拟了“传统”社交网络的一些特征。
这项研究是以前在实验室动物身上进行的工作的自然延伸。除了将老鼠的大脑连接起来的工作,Nicolelis的实验室还负责将多个灵长类动物的大脑连接成一个“大脑网络”,在这个网络中,灵长类动物学会了通过脑-机接口(BCIs)合作完成一项共同的任务。这一次,三只灵长类动物与植入BCIs的同一台电脑相连,同时试图将光标移动到目标上。在这种情况下,这些动物之间并没有直接的联系,他们面临的挑战是完成一个并行处理的壮举。
大脑对大脑的接口也跨越了物种,研究人员使用非侵入性的方法,类似于在BrainNet研究中使用的方法,来控制蟑螂或通过手术植入大脑接口的老鼠。在一份报告中,一名人类通过电脑连接到被麻醉老鼠的脑接口,使其能够移动老鼠的尾巴。
研究人员在新论文中指出,这是第一个将多个人类的大脑以完全非侵入性的方式联系起来的研究。他们声称,大脑可以联网的个体数量基本上是无限的。然而,目前所传递的信息非常简单:是或否的二进制指令。除了是一种非常复杂的玩俄罗斯方块类电子游戏的方式外,这些努力还能带来什么呢?
作者认为,利用非侵入性方法进行信息传递可以通过同时使用功能性磁共振成像(fMRI)对大脑活动进行成像来改善,从而增加发送者可以传递的信息。但功能磁共振成像不是一个简单的程序,它将扩大一个已经非常复杂的信息共享方法的复杂性。研究人员还提出,经颅磁刺激可以以一种有重点的方式传递到特定的大脑区域,以引起接收者大脑中特定语义内容的意识。
与此同时,用于更有效地接入大脑的工具正在迅速发展。埃隆·马斯克(Elon Musk)最近宣布了一项机器人植入式BCI技术,该技术包含3000个电极,可以在计算机和大脑神经细胞之间提供广泛的交互作用。尽管这些努力在规模和复杂程度上令人印象深刻,但与政府计划相比就相形见绌了。美国国防高级研究计划局(DARPA)一直在领导开发一种可植入的神经接口工程,这种接口能够同时与100万个神经细胞相连接。虽然这些BCIs不是专门为脑对脑接口而开发的,但是不难想象它们可以被用于这样的目的。
尽管这里使用的方法是非侵入性的,因此看起来远没有使用DARPA神经接口那么可怕,但该技术仍然引起了伦理上的担忧,特别是因为相关技术发展得如此迅速。例如,未来大脑对大脑网络的实施方式是否能使发送者对接收者产生强制性影响,从而改变接收者的意识呢?发送者的大脑记录是否包含有可能在某一天被提取并侵犯该人隐私的信息?在某种程度上,这些努力会损害一个人的人格吗?
这项工作让我们更接近尼古拉斯设想的未来,用已故诺贝尔奖得主、物理学家默里·盖尔曼(Murray Gell-Man)的话来说,在未来,“思想和感受将完全共享,没有语言所允许的选择性或欺骗。”除了在追求完全开放的过程中有点窥窃癖外,尼古拉斯还忽略了重点。人类语言的一个细微差别是,没说出来的往往和说出来的一样重要。隐藏在内心深处的内容是个体自主的核心。无论我们通过直接连接大脑在协作或计算能力上获得什么,代价都可能是那些重要得多的东西。