“大脑骇客”教你如何黑进大脑
在电影《钢铁侠3》中,有这样一个桥段:科学家通过电子科技入侵了人的大脑,之后根据他们的需求更改了他的DNA。这类在好莱坞电影中不时上演的情节,究竟会不会在现实生活中也发生?
在浙江科技馆“科学+ASTalk”之《大脑骇客》的现场,一位来自美国的神经科学博士提姆西·马祖罗向大家讲述了他的奇思妙想。
电脉冲:信号传递的使者
当通过放大装置的电流声清晰地传入观众耳朵时,这个坐满了200人的现场第一次出现了小骚乱,因为这个声音来自一条蟑螂的腿。正在向大家展示的人正是提姆西·马祖罗,用他的话说,他已经花了11年的时间来了解大脑到底是怎样工作的。此番来杭,他要把最新的研究成果展示给中国的科学爱好者。
在这个让观众为之一振的实验中,提姆西·马祖罗取下了一条蟑螂的腿,固定在装有放大器的设备上,蟑螂腿发出了清晰的电流声,当他用探针触碰腿上的倒刺时,声音则随之加强。通过一个声音采集的手机APP,现场的观众还看到了电脉冲的声波图形。提姆西·马祖罗向大家解释,蟑螂腿在离开蟑螂身体后能存活约4个小时,在这段时间内,腿部的神经元会释放电脉冲,发出电流的声音,“这个电流声对我而言,是世界上最美妙的声音”。
“神经元由细胞体、树突和轴突组成,其中轴突是神经元和神经元之间相连的物质。神经元之间传递信息,就是通过电脉冲。”紧接着,提姆西·马祖罗把一台音乐播放器连接到了这个设备上,选择了一首歌曲,随着歌曲的播放,蟑螂腿居然“动了起来”,开始随着音乐不时跳动。“这是因为播放的这首歌曲的频率和神经元放电的频率基本一致,使得蟑螂腿收到信号,开始活动”。而且,刺激不同的动物,会得到不同的反应。
提姆西·马祖罗又把这套设备连接在了鱿鱼身上,通过显微镜,在场观众又一次清晰地看到鱿鱼皮肤正随着音乐的节奏,发生着颜色的变化。实验之后,提姆西·马祖罗告诉大家,这是因为鱿鱼体内有许多生物染料,染料的周围有一圈肌肉,这些肌肉是由神经元控制,当神经元收到刺激时,肌肉就随之收缩或放松。肌肉收缩时,鱿鱼表面的颜色就会消失,放松时,我们就会又一次看到颜色。
控制蟑螂的爬行
了解了信息在神经元间传递的过程后,提姆西·马祖罗把研究的方向放在了如何更好的理解这些信号,来进行应用科学上。在现场,提姆西·马祖罗拿出了一个被他称为“蟑螂背包”的小电路板,这个电路板只有5.5克重,将其安装在事先处理好的“机械蟑螂”上,便可通过一台安装了相应控制软件的智能手机,向蟑螂发送电脉冲,控制它的行动路线。把“背包”从机械蟑螂身上拿下后,蟑螂仍旧能自由活动,回归其正常的生活。
蟑螂的脑部有100万个神经元,虽然在数量上比人体大脑中的800亿个神经元相差甚远,但在传递信息时,都会发出电脉冲,释放出化学物质。这也从侧面说明了在未来,黑客的确可能会入侵人类大脑,控制人体达到目的。
在演示完机械蟑螂后,提姆西·马祖罗决定让现场的观众体验下“控制人脑”的感觉。他将两位体验者用一套设备相连,这套设备可以采集一位体验者手部动作的电脉冲,并将其发送到另一位的肌肉上。这样一来,当一个体验者重复握拳——放松的手部动作时,另一位体验者的手也会不自主的产生运动。“这就像是充满复杂神经元的大脑被‘骇客入侵’后,丧失了对某根神经的控制权。于是,我们的某根神经不再听话,而是被‘骇客’接入的神经信号托管了。”
“入侵”人脑是否现实?
“如果愿意的话可以控制地球另一边的人,现在的我可以用手臂动作来控制美国另一个人的手臂。”当提姆西·马祖罗用自己的手臂动作在控制1米外的机械手运动时,引得现场的一片惊呼。
未来,“大脑骇客”技术会不会用于控制人类的大脑?提姆西·马祖罗表示,人类的大脑完全可以实现像对蟑螂一样的“简单控制”,但相关的研究要受到更多的伦理道德甚至法律的约束。
“可能需要在大脑中植入电极,这个比较危险,有可能会导致人的瘫痪。还有,要知道1立方厘米的大脑就有几百亿个神经元,这就存在一个接口的问题,因为需要非常多的神经元。”在提姆西·马祖罗看来,如今“大脑骇客”在人脑上的试验,需要慎之又慎。
早在2002年的《自然》杂志上,瑞士的几个神经学家对一位43岁妇女做了个实验。他们用电流刺激她的右脑颞叶,并改变电流的大小。从开始时的轻微刺激到后来的强烈刺激。整个过程中,实验者感觉自己从高处悄然落下,还能从上面看见自己躺在床上,电流刺激让她做了个古怪的“梦”。
在好莱坞的光影世界中,从外部影响和控制大脑的话题之外,“脑机接口”一类的装置,又为黑客从内部入侵人脑提供了一个新的平台。
“人脑是世界上最精妙的东西之一,它的复杂性超乎想象。”提姆西·马祖罗认为,对“侵入人脑”的相关技术的研究是必要的,因为这项技术可能如人们所担心的,因缺失控而沦为“魔鬼”,但它完全也可以是造福人类的“天使”。