電擊大腦,你就能一夜背完8本書?

(腦起搏器)


視頻裡是一個典型的帕金森患者,有典型的手部震顫的症狀,震顫起來的時候他完全沒辦法控制。那麼通過植入這樣一個腦起搏器,也就是電極,植入到特定的腦區,然後他胸前會裝一個我們叫做脈衝發射器或編程器的東西。編程器會產生一定的電流,以一定的幅值、一定的頻率去刺激腦區。


裝上裝置打開之後,我可以看到,同一個病人他的手部,瞬間就可以施展一些非常精細的運動功能控制,而且效果是立竿見影的。所以現在臨床已經廣泛使用,比方說,北京上海的資質比較好的三甲醫院,都可以實施這一類手術治療。


我們最近也跟上海交通大學附屬瑞金醫院合作了一個課題,可能很多人會比較感興趣。臨床上有一種縮胃術,大家知道減小胃的尺寸可以減肥。可能很多人想這是一個純粹外周組織的事,關腦子什麼事。


但是,大家想過這個問題沒有,大腦是不知道你的胃有多大的。比如我為什麼可以吃到一定的程度,要停止吃了,實際上是你在飲食的過程當中會分泌一些激素或生化信號,會送到大腦裡面去,你就停止吃了。


這個信號有一個延遲,這就是為什麼你會吃撐了的原因。如果沒有延遲的話,你會馬上就停止(吃這個動作)。我們會發現,這種通過縮胃術的研究,把胃縮小一點,會引起非常顯著的激素的分泌以及腸道菌群的變化,這些變化會送信號到大腦裡面,去調控你的飲食習慣。


電擊大腦,你就能一夜背完8本書?| “腦調控”,一個逆天新技術

縮胃術

大家都知道,人是很難控制想吃東西的慾望的,比方說我就忍不住要吃雞腿。我們為什麼去研究它,當然是希望有沒有可能在未來不需要再去做物理的手術。如果我們證實了背後這樣有一個分子機制或者某種細菌,它能夠起到發送減肥信號到大腦裡面去,那不就可以實現減肥了嗎?


剛才提到的腸道菌群,其實也是一種神經調控的手段,它可以調節人的睡眠和情緒。這是已經有科學實驗證據的,持續數週每天進食酸奶,會改變你跟大腦情緒相關的腦區的活動,它可以減少你的焦慮,增強你的快樂感。


那麼還有一種跟大家日常生活比較接近的,就是冥想,在科學界也有叫思維訓練,它可以對大腦功能活動進行一些調控。


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冥想

給大家舉一個例子,2019年哈佛大學醫學院一個研究小組的實驗。他們通過對被試者進行兩天的冥想訓練Mindfulness Training發現,它可以消除被試者對恐懼記憶的影響,比如在我們俗稱的應激後創傷反應(PTSD),是一個非常普遍的應用。我在美國做博士後的時候瞭解到,實際上美軍最大的傷亡原因是PTSD,而不是戰場的損傷。


在上面這張圖裡可以看到,黃色這個區域實際上是跟記憶相關的,冥想可以有效調節跟記憶相關的海馬腦區以及前額葉相關腦區的一些活動,來降低焦慮或者是減輕負面記憶的影響。


那麼還有一種神經調控方式,聊天。在臨床心理治療過程當中,我們有一個專業的術語叫Cognitive Behavior Therapy,認知行為療法。比方說今天早上起來,最近事情太多了,腦子裡面亂成一團麻,我通過一種話療的方法,就是我跟專業人士聊天,就可以把你的大腦梳理成比較有規律的一個狀態。


還有一種叫團體治療Group Therapy,我們在一個小的團體裡通過這種對話聊天的這種方式,也是一種很好的神經調控的手段。


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王徵在造就舞臺演講


這些神經調控技術,雖然在臨床或者基礎科研得到很廣泛的使用,但不得不承認,這些技術背後的一些工作原理以及它的適用場景,目前還處於探索階段。


這也是為什麼我們實驗室想利用非靈長類的動物模型,去研究不同神經調控技術手段背後的工作原理。


給大家一個例子,2016年在Nature上面發表的一篇文章,就是通過植入類似剛才的腦起搏器的裝置,讓癱瘓的獼猴開始恢復行走。


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非靈長類動物模型研究神經調控機制


那麼我們實驗室也可以做類似的研究,比如訓練獼猴去做一些行為運動。


就像下面這張圖,猴子坐在一個猴椅裡,然後它的手是在控制一個遊戲杆,它可以左右擺動,白色的點是它控制的遊戲杆,藍色的方塊是它的目標。它需要操控白色的點去追蹤藍色的方塊。


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獼猴實驗


通過幾個月的訓練,獼猴還是非常成功地完成這個任務,我們比較關心有沒有手段讓它能夠學習的更快一些、能不能提高它的任務的準確性?


所以在它做任務的過程當中,我們把它推到磁共振成像設備裡,看一看它做任務的同時大腦有哪些腦區起到執行任務的作用。一些初步的實驗結果顯示,大腦關於前額葉的這些腦區很活躍,說明這些腦區會對執行這類功能起到很好的作用。


最後,我想說的是,正因為這些技術可以有效提升個體的功能,改善他的行為,它也引起了各個不同領域的廣泛關注。


比如說,美國國防研究辦公室Darpa機構早在2013年就啟動了TNT項目,靶向神經調控技術,想有選擇性的、有針對性的探索提升人體功能。


這裡也給大家舉另外一個例子,2015年在Science雜誌上發表了一篇有關經顱電刺激可以提升人記憶力的文章。


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靶向神經可塑性訓練


這是一個很誘人的一個場景,我們可以想象一下:我們的學生過兩天要考試了,我記不住這些知識,我是不是能先來個經顱電刺激,然後再去學習,是不是就能比較快的記住這些東西?


這是一個美好的願望,但還有很多事情我們需要去解決。這些比較誘人的場景也帶來了一些問題,比如說這些技術會不會被濫用?這裡面實際上存在著一個很現實的問題——很多技術都在應用,但是很多背後的基本工作原理都不知道。


雖然剛才說的經顱電刺激,已經發了正規的實驗證據說可以提升記憶力,那麼它為什麼不能在社會上得到廣泛推廣?


因為人跟人之間個體差異比較大,實驗數據覆蓋範圍也有限,這個技術目前可能只適用於小部分人群或只用於一個特定的場景,還遠遠沒有達到能廣泛推廣的地步。


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王徵在造就舞臺演講


所以在這種情況下,做科學研究的人一般是處於保守的狀態,我們希望徹底把這個事背後的原理分析清楚了,再去做廣泛的推廣使用。但是現在是因為需求太大了,所以很多人就等不及了。


除了這些問題之外,還有一些是我們可能想象不到的倫理問題。一個實際的例子:我們在跟瑞金醫院合作的利用腦起搏器去治療物質成癮的一個患者,治療非常成功,但結局我們意想不到。


這位患者植入DBS裝置之後,他的毒癮得到非常好的控制,幾乎可以恢復正常人去生活工作。


但是他以為他植入了裝置以後,就有了一個保護傘,於是他重新又去吸了毒品,而且一次過量,導致自己喪失了生命。


說實話,這個結局有點超乎我們想象,原以為我們是提供了一個工具去緩解他的煩惱,但實際上他反而利用這個東西去肆無忌憚地釋放自己,以為就好像我係了安全帶,就可以把車開到150邁以上,結果就造成了這樣一個結局。



如何把握神經調控技術治療的那根紅線,可能是我們都需要思考的問題。1931年赫胥黎創作了《美麗新世界》,描繪了一個600年後的世界——科學技術高度發達,人們接受著各種安於現狀的制約和教育,人的慾望可以隨時隨地得到完全滿足,不必擔心生老病死帶來的痛苦。然而在機械文明的社會中卻無所謂家庭、個性、情緒、自由和道德,人性在機器的碾磨下灰飛煙滅。

技術與人性之間,在於選擇。使用技術,就是在選擇人性的發展方向。


文字 | 李瑩;視頻 | Don

版面 | 尹歡歡


造就 | 劇院式演講,發現創造力

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