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心灵的未来 4 心灵遥感：意念控制事物
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在将来危险早晚会出现……人类文明最伟大的进步是那些起源于社会，但又几乎颠覆社会的进程。
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——阿尔弗雷德·诺思·怀特海（Alfred North Whitehead）
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凯西·哈钦森（Cathy Hutchinson）失去了行动能力，整个身体一动也不能动。14年前，她患上严重中风，从此便瘫痪了。和成千上万个丧失对肌肉和身体功能控制能力的瘫痪病人一样，她成了一个四肢瘫痪的病人。一天中的大多数时候，她只能无助地躺着，需要持续不断的照料，然而她的意识是清醒的。
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但在2012年5月，她的命运发生了剧烈变化。布朗大学的科学家在她头顶部安装了一种叫做“大脑之门”（Braingate）的芯片，这种芯片很小，它通过无线形式和计算机联系在一起。从她大脑传来的信号经过这台计算机转给了一个机器手臂。只要动动脑子，她就可以逐步学会如何控制机器手臂的运动，渐渐地她就可以通过这个机器手臂取瓶装水，并且将水送到自己嘴边。对她来说这是多年来第一次能够掌控身边的事物。
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由于瘫痪的她不能张口说话，因此她通过转动眼珠来表达兴奋之情。有一台设备记录了她眼睛的活动，并将其转化为文字打出来。当有人问她在瘫痪多年后又获得新生有什么感想时，她这样回答：“欣喜若狂！”当期待着有一天她的腿和脚也能通过计算机连接到大脑时，她这样说道：“我很想装一个机器腿做支撑。”中风前的她热衷于烹饪和园艺。她接着说：“我相信总有一天，我会再次走进厨房和花园的。”按目前数码假肢发展的速度看，相信她的梦想在不久的将来定会实现。
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约翰·多诺霍（John Donoghue）教授与他的同事们在布朗大学和犹他大学研发出了一种微型传感器，这种传感器就像一座桥梁一样，能够沟通那些丧失语言功能的病人和外部世界。我采访他时，他这样告诉我：“我们将一个只有婴儿用阿司匹林药片或4毫米大小的传感器植入病人的大脑表面。正是因为能够收集到大脑脉冲的这96根非常细小的‘头发’或电极，传感器才能收到你想移动手臂的信号。我们选择手臂是因为手臂的重要性。”由于运动皮层近几十年来得到了细致的研究，因此可以直接在控制特定四肢的神经元上植入芯片。
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大脑之门的关键之处在于将芯片传来的神经信号转化为能在现实世界移动物体的具有实际意义的指令，从计算机屏幕上的光标开始。多诺霍教授告诉我，他的做法是告诉病人，在脑海里想一种能够移动电脑屏幕里光标的方法，比如将光标移至右边。记录与此任务相应的大脑信号只用了几分钟。依照此法，计算机无论在任何时候探测并识别出这样的大脑信号，它就会把光标移动到右边。
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如此，无论何时，只要实验者想把光标移到右边，计算机就会把光标移到右边。由此一来，病人所想象的特定动作和现实动作本身就形成了一对一的图表。病人可以立即尝试着控制光标的移动，事实上第一次试手就可以做到。
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大脑之门打开了神经义肢技术这片全新领域的大门，让已经瘫痪的病人通过意识的力量来移动假肢。此外，大脑之门技术让患者能与其最爱的人进行直接沟通。大脑之门芯片第一版在2004年问世，该版本设计的目的是用来实现瘫痪病人和笔记本电脑之间的交流。不久后，这些病人开始了上网、收发电子邮件，以及控制他们的轮椅。
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前不久，宇宙学家斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）安装了一个神经义肢设备，和他的眼镜连在一起。这一设备就像一台脑电图传感器一样，能够将霍金的思维和计算机连接在一起，这样一来，他就能保持自己同外部世界的联系了。
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虽然目前这种技术还处于起步水平，但和这种技术相似的设备最终会发展得更加高端，配备更多频道，并且更加灵敏。
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多诺霍教授对我说，所有这一切，都会对病患者的生活产生深远影响，他说：“这一技术的另一种用途是你可以把这种计算机与任意设备连接起来，比如烤面包机、咖啡机、空调、电灯开关、打字机等。如今，做到这些已是十分简单了，而且成本也不高。有了这种技术，完全无法行动的四肢瘫痪病人便可以自由地切换电视频道、自主开关灯，无须任何人进房间帮扶，完全自食其力。”通过计算机，最终他们可以像健全人一样处理任何事情。
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心灵的未来 修复脊髓损伤
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不少人士患有脊髓损伤。针对这一问题，西北大学的科学家们找到了另一个突破口，他们将猴子的大脑和手臂直接连在一起，这样就可以绕开受损的脊髓了。1995年，悲剧降临在好莱坞影星克里斯托夫·里夫（Christopher Reeve）身上，他在电影《超人》（Superman）中翱翔太空，但却因为脊髓损伤而完全瘫痪。悲剧是这样开始的，他从马背上跌下来时摔伤颈部，头正下方的脊髓因此受损。假如他能再多活几年，或许就能看到科学家们试图用计算机替换受损脊髓的努力了。仅在美国就有超过20万人患有不同程度的脊髓损伤。早几年时，患有这种疾病的人或许在事故发生后不久就会死去，但由于现今严重创伤治疗技术取得了巨大进步，每年都有越来越多的人从此类损伤中存活。我们能够想象在伊拉克和阿富汗，成千上万的士兵因误踩路边地雷而伤痕累累，落下残疾。要是算上因中风或其他疾病如肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）致瘫的病人，那么瘫痪人数可能要飙升至200万了。
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西北大学的科学家们将一枚装有100个电极的芯片直接植入猴子的大脑里。当猴子完成抓球，将球举起，再放入一个管道里这一连串动作时，猴子大脑里传来的信号会被详细记录下来。由于每完成一个动作对应特定神经元的释放，科学家们便能一步步解码这些信号。
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当猴子想要活动其手臂时，从猴子大脑里传来的信号由一台计算机利用解码得到的密码进行处理，他们将信号直接传递给猴子的手臂神经，而不是传给机械手臂。李·米勒（Lee Miller）博士说：“我们从猴子的大脑中截获命令臂和手如何移动的自然脑电波信号，并将这些信号直接传给肌肉。”
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经过反复试验，猴子学会了如何协调其手臂上的肌肉。李·米勒博士接着说：“猴子的这一动作学习过程和人类学习使用一台新电脑、鼠标，或学着使用一副新的乒乓球拍的过程十分相似。”
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（考虑到猴子大脑里的芯片只有100个电极，它就能掌握如此多的手臂动作实属神奇。米勒博士指出，手臂控制过程涉及数百万个神经元。大脑完成所有复杂的处理过程后，100个电极就能得到相当于释放数百万个神经元才能得到的效果，原因在于芯片和输出神经元连接在了一起。通过这种精密的分析我们可以得出，这100个电极只负责向手臂反馈信息。）
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这一设备只是西北大学科学家们所设计的众多设备中的一个，有了它们，病人们就可以绕过受损的脊髓。另一种神经义肢技术利用的是肩部的运动对手臂进行控制。向上耸肩可以让手合并，向下耸肩则让手张开。病人还能将手指卷曲成杯状，还能操控拇指和食指捏住钥匙。
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米勒博士总结道：“这种将大脑和肌肉连接起来的技术总有一天会运用于临床，帮助因脊髓损伤致瘫的病人重新开始正常生活，完成日常生活中的各种活动，让病人更大程度地过上独立自主的生活。”
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