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植入可以控制您的大脑吗?

作者:发布时间:2019-12-27分类:摩登4登入官网阅读:17 ℃评论:0 评论

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  这种纳米级设备与您的神经元无缝啮合。

  文字/ BRIAN GALLAGHER

  资料来源:神经现实(ID:神经性)

  Shaun Patel的声音很平静。

听到后,很容易理解他是如何说服患者让他在脑后进行实验的。

在麻省总医院的办公室(他也是哈佛医学院的教职人员),神经科学家在电话中用柔和的声音说出了灰色物质,就好像他正在带领我进行冥想一样。

或许他的声音中的兴奋来自他刚刚在Brain中发表的一篇论文。

  在本文中,他展示了如何通过在患者大脑中植入植入物刺激大脑中心附近的尾状核来刺激大脑的学习能力。

他告诉我,控制电脉冲的持续时间是正确的,主要取决于在电击的主动学习阶段中这些神经元的放电活动。

完美的脉搏可以加快患者的正确联想。

他说,通过使用类似的方法,他使参与者在财务选择上显得更加保守。

他的病人甚至都没有注意到。

他们认为自己的选择确实是自发的。

  这只是一个序幕,帕特尔(Patel)的查尔斯·里伯(Charles Leiber)和他的纳米技术先驱哈佛同事研究的“精密电子医学”是亮点。

Patel与Raipah合作,已经在开发一种新型的脑机接口。

大脑不识别此新界面为异物。

他们在《自然生物技术》中解释说,这种类似神经网络的网格将为神经退行性疾病和神经精神疾病提供新的治疗方法,控制最先进的义肢,并增强人类的认知能力。

对我而言,这样的描述听起来像是摘自埃隆·马斯克(Elon Musk)的脚本的一页:马斯克和他的公司Neuralink押注,一旦人类可以与机器融合,我们将与人类对抗。

精明的威胁可轻松解决。

  在与Patel聊天时,我们讨论了Neuralink对大脑区域的新探索,大脑的语言以及他如何看待通过人机融合来增强人类的前景。

帕特尔(Patel)渴望一套新的大脑控制方法,但这与反乌托邦国家的未来无关。

他说:“这纯粹是出于好奇。”

这种好奇心始于关于元心理学的神经科学课。

“那堂课都是关于有趣的精神疾病的。

他们做出了难以想象的异常行为。”

“我们大脑中有神经元释放动作电位,动作电位是某些电压的瞬时变化。

这些神经元与其他神经元相互连接,从而导致交流。

在解释这些疾病时,这些交流最终导致异常行为。

但是没有人能更详细地解释这种现象背后的实际机制。

“从那时起,帕特尔就决心了解这一点。

  肖恩·帕特尔(Sean Patel)指出,某些人可能对晶体管有“大视野”。

晶体管是现代电子技术的关键,也许是20世纪最伟大的发明。

“但是很难想象这些人能够预测当今晶体管的发展。

“而且他认为他对当今网格接口的想象具有类似的局限性。

“我们只能尽力猜测,但其未来成就仍不可想象。

  这是与肖恩·帕特尔的对话

  ”

  告诉我们您正在做的大脑植入物网格。

  这些(网格)是完全重新构想的界面。

神经组织的密度超出了人类最疯狂的想象。

我们有神经元,星形胶质细胞,神经胶质细胞以及这些细胞的较小部分。

这些接口非常小,大小可与脑细胞相媲美。

它们也非常灵活。

它们可以植入而不会触发免疫反应或副作用。

这种特性完全改变了我们将神经电子学应用于治疗脑部疾病的想法。

如果您可以了解大脑的语言和编码,并了解其在空间上分布的神经激发方式,则还可以使用电刺激将信息人工输入到大脑中,以控制思维和行动。

  ”

  要掌握大脑的潜力,理解神经编码是关键吗?

  通过了解神经编码,我们可以解锁融合大脑和机器的技能。

这种类似于神经组织的电子设备是第一种具有极大提高我们对神经编码理解能力的技术。

因为它们可以与大脑本身和谐地生活在一起,所以它们可以长时间记录一组神经元,时间超过一年。

  ”

  如果人们普遍访问电子电网的那一天到来,大脑中将会发生什么变化,我们对大脑的理解将如何变化?

  将会发生的一件有趣的事情是,我们将有一个特殊的机会来思考如何将新类型的信息输入大脑。

不管您通过稳定的脑机接口如何构想,大脑都会学会识别这些模式并赋予该器官以意义,就像光线照射视网膜和空气分子摇动耳蜗一样。

眼睛和耳朵只是我们建立的稳定接口的两种类型的传感器,您可以想象出一种随着大脑的发展而集成在一起的新型传感器。

  大脑不在乎输入是什么。

与我们过去认为的不同,神经元的互连不是由特定程序完成的。

不同的神经元会识别线条和角度,其他神经元会编译原始的视觉特征,例如颜色,运动和视差。

这些神经元将其轴突伸展到大脑的其他部位,然后这些部位结合并重新组织这些原始特征。

我们对当前视野的认识来自于这一过程。

这是分裂和重组世界的过程。

为此,大脑需要经历一系列的反复试验,反馈和树突切变发展过程。

  ”

  有了新的界面,新的输入将带给我们的感知领域或心理空间什么?

  这是幻想和猜测。

但是,新的投入将带来或更可能消除的是我们面临的the。

(接口的)带宽只有这么多。

最近发表了一篇特别有趣的论文,该论文表明,各种语言承载信息的能力大致相同,这是出乎意料且有趣的。

我认为,通过人体器官传递信息的速率为39位。

人机界面可以通过摄像头或互联网等技术来减少带宽限制。

您可以将其视为与某人的信息处理中心直接通信。

  ”

  您如何看待Elon Musk和他的公司Neuralink开发的脑机接口?

  它们的界面是过去开发的技术路线的延续。

马斯克显然是一个以解决难题而闻名的人,我认为我们从一个非常困难的问题入手。

到达今天的状态需要花费很多精力。

如果要使产品商业化,这些产品的构造和生产中涉及的许多技术细节都非常有价值,并且它们不会透露它们-这些细节实际上并不是很有趣。

我很好奇他们在一两年内会取得什么成就,但我认为这不会从根本上改变游戏规则。

  面临的挑战是您不能将接口过多地引入大脑。

植入界面意味着大脑的三维结构将发生变化。

对于电子网格,您可以将其植入大脑中的任何位置-它是三维结构,因此没有太多限制。

这样,您应该可以获得一些信息。

问题来了:您需要多少信息?

您需要什么才能达到这个水平?

简单的答案是,您在稳定的界面中拥有许多频道。

这是您可以想象的最极端的界面,就像一个梦幻般的界面。

我认为电子电网就是这样。

  肖恩说:“一个非常稳定的植入物。”

神经组织样电子(图中的红色物质,在绿色神经元之间穿梭)是“构建稳定界面的重要组成部分。

”。

但是,无论是在医学上还是在医学上,以“有意义和有用的方式”应用此接口都需要改进电池技术和微处理器设计,并更好地理解大脑功能。

“成功差不多了,不是吗?

  ”

  您是否相信脑机接口可以将我们的认知能力提高到我们不必担心被人工智能取代的程度?

  我不知道其他人怎么看这个问题,但是如果是我,我的重点不是让我们的大脑像人工智能一样快和好,而是在两者之间建立联系。

假设我已经开发了一种人工智能-它可以是机器人,也可以是语音识别算法。

我要做的是将机器的带宽与大脑融合在一起。

这并不是说我希望我的大脑下载世界上所有的知识,并通过处理它们在大脑中发明一套算法。

发明算法是Google的工作。

我真正想做的是能够利用这些感知输入。

  例如,我在波士顿的工作室就在水边。

我可能正在看一艘船,想知道这将花费哪种船。

如果我的大脑可以与信息仓库建立高带宽连接,我就可以在其中提取信息,并得到直觉般的答案。

那不是很酷吗?

这个仓库说的是我的大脑可以理解的语言,所以它不同于看手机屏幕和浏览几个不同的网站。

这是我想象中的脑机组合。

  ”

  您当前是否将网格连接到人体?

  实际上,我们目前正在准备进行首次人体试验。

可以想象,一旦植入的物体成为人类,我们就必须做额外的工作以确保材料安全,如何消毒等。

这接近第一次人类试验。

  ”

  您的脑机界面会改变人们对脑部疾病的看法吗?

  是的,这真的很令人兴奋。

因为现在许多疾病都采用非药物疗法,尤其是认知疾病,例如心理疾病,神经退行性疾病。

标记脑部疾病(例如抑郁症,强迫症和创伤后应激障碍)是一种不好的描述方式,因为它没有涵盖症状的复杂性。

这只是想用一个词来概括一组复杂的症状。

  但是想象一下,您具有通过解释相应的神经代码(选择,学习和遗忘)来评估所有这些不同认知功能的知识和能力。

如果可以做到,那么您可以将复杂疾病描述为导致该疾病的一系列认知症状的总和,对吗?

例如,沮丧可能会导致决策能力发生变化,自主行动可能发生变化,您有意识地移动,探索和使用周围环境的程度。

逐渐地,我们可以开始想象如何使用数据来量化这些症状,而不是使用诊断和统计性心理疾病手册(DSM),该手册本质上不过是一系列症状。

  ”

  神经编码到底是什么?

  大脑使用它来呈现信息。

神经元就是一个例子。

看神经元有很多方法。

它是一个非常复杂的细胞,通常在动作电位的水平上了解它。

您可以将其视为硅电路中的晶体管。

晶体管使用二进制并使用0或1。

和一个神经元相似。

它比晶体管更复杂,更微妙,但它处于放电状态或未放电状态。

人体中大约有860亿个神经元,它们在特定时刻的状态为放电或不放电。

在下一个时刻,它们处于时空模式,处于此时神经元在大脑中的位置以及与之相连的神经元,也处于放电或不放电状态。

  该编码模式是放电的一种或多种,是一种语言。

看起来它具有语法和词汇量。

通过这种编码,可以呈现我们周围世界的信息。

编码是由我们的感知系统生成的,来自声音和香味的接触。

但是,这些代码也是由我们的大脑本身根据我们的记忆和经验生成的。

我们大脑的相互联系和个性的塑造是编码的结果。

由于我的神经元放电的特定方式-特定的时空模式和动作电位-我能够呈现周围的信息并完成各种复杂的认知任务。

  ”

  我们目前了解多少神经编码?

  我们了解很多。

基于神经活动对人类语言模式进行代码转换的好例子已经存在。

它通过解释您的大脑活动来告诉您的想法。

一些是增强内存的示例。

一些是记忆植入物的例子。

我们知道神经编码的过程是惊人的。

  ”

  像神经组织一样的电子设备可以帮助治愈脑损伤吗?

  能够。

由于它们与大脑的相似性,因此这些类似神经组织的电子设备具有一些有趣的特性,而大脑计算机接口并未考虑这些特性。

人脑有两个神经源性区域,这两个区域可以产生新的脑细胞。

为了到达其他大脑区域,新的脑细胞沿着其他神经元形成的支架移动,并沿此路径到达轴突的某些区域,并且轴突伸展以接触其他神经元。

这样,神经元相互连接。

这样,我们在子宫内发育,大脑细胞就位。

由于其他神经元创建的路径,它们得以移动。

  已经观察到的一种现象是神经元也沿着电子网格移动。

这很有趣,因为它为我们思考疗法开辟了一种全新的方式。

如果某人中风,并且由于血液流动不足,大脑的某个区域缺少氧气和营养,那么大脑的该区域将死亡。

而且,如果您可以通过电子网格的支架连接两个神经源性大脑区域,进入新的神经元存储库,并最终到达中风损坏的大脑区域,那么您将拥有一种可以重组大脑细胞的新机制。

有利于治疗。

  ”

  您如何看待深部脑刺激?

  深度脑部刺激提供电刺激以减轻不良症状,就像起搏器作用在心脏上一样。

在帕金森氏症等运动障碍中,这种方法效果很好。

但是直到今天,这种方法仍然受到我们使用的技术的限制,特别是连接到大脑的电极。

现有的大多数电极的特点是体积大且质地坚硬,这种金属异物与大脑的成分具有根本的不匹配。

它也以开环方式工作,这意味着它不会给出反馈。

如果您正在睡觉,它仍会以指定的大小提供电流。

只是没有改变。

而且您的大脑是高度闭合的回路。

你伸手去拿一杯水。

此时,肌肉中的本体感受纤维将返回信息以告诉您手的位置。

您的大脑不断地校正您的动作,确保您的手可以到达目标。

因此,如果您对神经编码及其对您打算治疗的脑部症状的了解足够多,您可以想象,可能会有更智能的方法来开启和增强刺激曲线以改善治疗效果。

  参考资料

  1。

比克,S。

K.

等。

尾状刺激促进学习。

脑142,2930-2937(2019)。

  2。

轿跑车C.

Mi Mi,Y

,Dediu D.

,&Pellegrino,F.

不同的语言,相似的编码效率:整个人类通信领域的可比信息率。

科学进展5(2019)。

  翻译:汉娜

  校对:曹安杰

  编辑:戴安娜,酸

  

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