Kernel公司,坐落在硅谷,和硅谷里關注人工智能的公司不一樣,Kernel關注「人的智能」。今年8月份,Kernel宣布了一項宏偉的計劃:要在人腦中植入一個微型芯片,幫助神經損傷的患者,比如說中風患者、阿爾茲海默氏病、腦震蕩患者來提高他們的記憶力。Kernel稱其為「神經假體」,希望它能長期提高人們的智力、記憶力和認知能力。
大腦的海馬體是負責記憶、存儲信息的關鍵區(qū)域
南加州大學神經工程研究中心主任TedBerger的研究成果,是Kernel的「神經假體」的理論依據。Berger研究發(fā)現:當人們接觸一項新事物時,海馬體的電極會記錄來自特定神經元的電信號。Berger研究在短期記憶轉為長期記憶的過程中,大腦的電信號是如何起作用的。對于那些因為神經損傷而難以在自己身上形成持久記憶的人來說,「神經假體」試圖復制健康大腦細胞相互通信的方式,幫助他們形成長期記憶。
植入神經假體可以幫助患有神經損傷的患者形成長期記憶,Berger的實驗室建立了一個數學模型--采取任何輸入(學習)信號,并產生相應的輸出(記憶)信號。
「首先,我們要找到那些影響記憶的信號,利用植入的神經假體來增強它們,然后把這些信號重新輸回大腦」,Berger說,「這項研究已經在小鼠和靈長類動物進行了實驗,現在我們正在進行人體實驗,并且初步取得了良好效果。我們的『神經假體』正在朝著商業(yè)化的目標出發(fā)?!?
「神經假體」想要實現商業(yè)化,可有不少的「攔路虎」。首先,人類形成記憶的電信號是相同的嗎?如果有兩個人記憶一樣的單詞,那么他們產生的電信號是相同的,還是會使用不同的信號模式來進行記憶?Berger的研究表明:在小鼠實驗中,研究者們的確發(fā)現了「重要的通用信號」,但是在靈長類動物的實驗中卻沒有發(fā)現。并且,小鼠只有2億的神經元,而人類卻擁有860億的神經元。此外,Berger認為,即使人類的大腦中有形成記憶的「通用信號」,但以現在的檢測手段也很難發(fā)現。
「往大腦里植入微型設備來提高記憶」,嗯,這聽起來有點疼。如果有一種無創(chuàng)的、在家就能使用、刺激大腦特定區(qū)域就能提高智力、記憶力、認知能力甚至運動能力的設備,你會不會嘗試?
看到這這,恐怕不少人已經心動了。而這也是tDCS這兩年格外「火爆」的原因。
在Youtube上可以看到許多科技愛好者自己DIYtDCS設備的視頻
經顱直接電流刺激,tDCS(transcranialdirectcurrentstimulation),原理是利用直流電對大腦特定區(qū)域進行電刺激,以提高大腦的學習能力、記憶力和運動能力,甚至用于治療癲癇、抑郁癥和慢性疼痛等疾病。雖然tDCS并不是無創(chuàng)腦刺激的方法,但是它是簡單的:電線+幾根電阻+一些穩(wěn)流器+一個9V電池就能讓普通人在家DIY的「大腦黑客技術」。簡單的操作方法和神奇的效果吸引了不少這方面的技術愛好者、黑客。這聽起來很cool,關鍵是,它真的有效嗎?安不安全?
ChristopherZobrist,越南人,37歲。因為生下來就有視覺神經的遺傳性疾病,他能看到的東西越來越少,更悲慘的是,這種遺傳性疾病「無藥可救」。偶然的一次,Zobrist了解到德國的實驗室利用交流電的經顱刺激幫助一些青光眼患者部分恢復了他們的視力。盡管這個方法并不匹配他的病情,Zobrist決定嘗試結合tDCS和一款視力訓練app來恢復自己的視力。他說他很快就注意到他的遠距視覺和對比度得到了明顯的改善,「六個月后,我可以看到迎面而來車輛的距離是原來的2到3倍。當我穿過繁忙的街道時,這對我?guī)椭浅4蟆?,Zobrist說道。
電極放置的位置是影響tDCS效果的決定性因素,除此之外,電流振幅,刺激持續(xù)時間,個體差異都成為影響因素。目前,DIY的tDCS設備已經出現一些副作用:頭痛、惡心、使用后失眠、出現暫時性的視覺效果和輕度皮膚灼傷等。雖然目前還沒有出現因為DIYtDCS設備導致癲癇發(fā)作、嚴重受傷或死亡的報道,但是這并不意味著DIY的tDCS是沒有風險的。DIY用戶可能將電極的方向搞錯,從而錯誤地刺激他們大腦,有可能損害大腦的機能。如果說tDCS的效果可以持續(xù)好幾個星期,那么它的副作用也可以持續(xù)很久。許多神經科學家擔心兒童或青少年使用tDCS設備會影響他們的神經發(fā)育。
至于tDCS是否有效果,設備廠商和科學家各執(zhí)一詞。
Thync的設備
Thync公司利用tDCS推出了一款口袋大小的可穿戴設備,它號稱借助超聲波和微小電流能夠改變人們的心情狀態(tài)。這款可穿戴設備有兩種模式「Energy」和「Calm」,通過手機app的控制,你可以選擇腦部刺激的類型和強度。比如說,在比賽前,你可選擇「Energy」來提高自己的專注力;在臨睡前,「Calm」模式會讓你更快地入睡。Thync的設備主要面向因為健康原因和宗教原因不能接觸酒、咖啡因的人群。
HaloSport
另一外家公司HaloNeuroscience則推出了一款頭戴式設備HaloSport,這個設備主要運用了tDCS(transcranialdirectcurrentstimulation)技術。在運動員熱身或訓練的時候,帶上HaloSport頭戴式耳機,耳機頂部內置了能夠產生1.5-2毫安的小電流的電極,這些小電流會刺激大腦的運動皮層,使大腦運動區(qū)域的神經元更加活躍,而這些神經元與肌肉緊緊聯系。
理論上來說,在運動員訓練的時候沿著神經回路重復地輸送微電流信號,這樣電流信號會變得「輕車熟路」,下一次能更容易地通過神經回路。好處就是:即使下次不用HaloSport設備,運動員的表現也會更出色。在剛剛結束的里約奧運會上,不少運動員使用了HaloSport這項設備。
雖然市面上tDCS設備賣的熱火朝天,但許多神經科學家對tDCS的效果相當懷疑,并認為那只是商家的營銷伎倆。
澳大利亞墨爾本大學的神經科學家JaredHorvath在定量研究中沒有發(fā)現tDCS可以對健康人群的大腦產生任何認知方面的提升。
2013年,牛津大學實驗心理系的兩名教授TeresaIuculano和RoiCohenKadosh對tDCS的效果進行了一次實驗。他們創(chuàng)造了一種新的符號系統,將志愿者分成三個小組。前兩個小組都使用tDCS設備,但是兩個小組刺激大腦的不同區(qū)域。第三組使用沒有效果的tDCS設備作為控制組。一周后,研究人員對三個組都進行了測試,檢測他們是否學會了新的符號系統,以及是否能在實踐運用。對比控制組,組在學習能力上有明顯的提高,卻在應用能力上有所下降。而第二組與組的情況恰恰相反。這表明,我們的大腦具有相當好的平衡性--通過人為刺激大腦的一個區(qū)域,該區(qū)域性能得到提升,那么在另一區(qū)域的能力會有所下降。
「我們無法確定任何人工刺激的長期效果是怎么樣?我們的大腦能夠承受人為提高的能力嗎?我們的大腦已經進化了數百萬年,可能已經處于佳的神經平衡狀態(tài),任何試圖改變的刺激終只能傷害而不是增強大腦功能」,MartinDresler說,他是一位研究認知增強的德國神經學家。
在歐洲,tDCS設備已經被批準用來治療抑郁癥和慢性疼痛。在美國,FDA并沒有批準任何用于醫(yī)療的tDCS設備,但從長遠來看,批準是不可避免的。2016年8月28日,在美國紐約,一些神經系統科學家和tDCS設備制造商討論面向消費者的腦刺激設備的監(jiān)管問題。參會的團體準備向FDA提交一份為神經刺激的設備設立標準的建議書?!脯F在神經刺激的設備隨處可見,在購物網站上,在奧運會的報道中」會議的組織者MaromBikson說,他是紐約市城市學院的一位教授?!傅窃诳茖W家和產業(yè)界并沒有對監(jiān)管達成一致,作為專業(yè)的團體,我們落后了。」
會議上認為要對在家使用tDCS設備的人群設立標準,首先要控制電流的強度。其次,醫(yī)師要通過Skype等視頻通話軟件來指導患者,研究者特別強調了放置tDCS位置的重要性。如果一個設備制造商堅持說自己的設備是針對健康人增強記憶的,那么它很可能不受FDA的監(jiān)管,這一漏洞讓專家們很著急,他們認為這些消費級的tDCS設備基本上等同于醫(yī)用神經刺激設備。為什么只監(jiān)管那些專業(yè)人員負責任地操作,而不去監(jiān)管那些技能生疏、沒有經驗的用戶呢?如何填補這個監(jiān)管漏洞也是一大問題。此外,專家們特別強調,除非有醫(yī)師明確的建議,不要對兒童或少年使用tDCS設備。