2019年，埃隆·馬斯克宣佈Neurolink的腦機接口技術時，曾讓世人驚駭一時。但實際上類似的底層技術在科研和臨床中早已開始探索應用。
我們邀請中科院神經所腦成像組組長、研究員王徵，為我們介紹：Neurolink所涉及到的神經調控技術已經發展到什麼程度，以及我們應該如何去應用這項技術。
王徵是一位有趣的科學家：他帶著自己大腦的1:1模型走上作為演講開場白，像是一場未來科幻片中場景，我與我的大腦，同在一起。
接著他從百多年前人類對大腦的探索講起，用生動的實例科普了：
神經調控技術到底有多神奇，我們現在已經可以在多大程度上主觀調控大腦？
這項技術能讓我們徹底從人性的痛苦和無能中解脫嗎？
王徵在演講中有兩個例子非常有趣、令人印象深刻：
一是用來減肥的縮胃術。很多人認為這只是外科手術，怎麼就和大腦扯上了關係？其實大腦是不知道你的胃有多大的，是胃負責傳送信號到大腦裡面去，當然這個信號存在延遲，於是你總是容易吃撐。王徵希望能夠找到傳遞這種信號的細菌，這樣在未來不需要做手術，靠調節這種信號就能實現少吃和減肥成功。
二是經顱電刺激手段短期內提升人的記憶力，展望一下，未來學生們在考試前，是否只需要去電一電對應的神經系統，就可以全部記住這些知識點？
王徵
- 中國科學院神經所腦成像組組長、研究員
我手上拿著的這個模型，就是人類的大腦，而且是我自己大腦的1:1模型比例，是我的學生在教師節的時候送給我的禮物。
王徵帶著他的大腦1：1模型登上造就舞臺
大腦，跟其他身體其他的器官不一樣，最大的區別是不同的腦功區的異質性非常高。
異質性意味著大腦的各個區域都負責執行不同的功能（人身體其他器官鮮少存在不同分區執行不同功能的特質），而異質性非常高，就是指圖上這種，大腦每個非常細的網格，彼此之間的的功能分區都不同，我們把這種網格叫作大腦的地圖，腦圖譜。
大腦不同的腦功能區異質性非常高
人類關於自身的大腦地圖的探索，實際上從100多年前就開始了。
1909年的時候，有一個叫Brodmann的人，他對全腦進行不同功能的劃分。
腦圖譜
過去的100年，隨著科學技術發展，關於大腦不同功能分區、我們對自身大腦的理解，也不斷在發生演變。畢竟大腦的外面還長著腦殼，所以某種意義上來講，頭蓋骨阻礙了人類瞭解自身的奧秘。
這裡給大家介紹的是磁共振成像技術。它在現在的三甲醫院是標配，利用磁共振成像技術，可以對全腦幾乎所有部位進行無損無創的成像，方便醫生去做臨床診斷。
磁共振成像技術
實際上，這項技術的誕生，先後有七項諾貝爾獎跟它有關係，缺少其中任何一項都可能導致這項技術不為人類所用。在基礎科研領域，這項技術也在幫助我們研究大腦圖譜。
這張圖就是我們實驗室利用磁共振成像技術，去獲取我們說的“大腦的高速公路”的圖像。這些彩色的像纖維一樣的東西，就是連接不同腦區的神經纖維束。
神經纖維束；圖片出處：中科院神經科學所王徵實驗室
那麼除了探索大腦奧秘的基礎科研領域之外，我們研究腦圖譜有沒有什麼具體的用途？
我給大家分享幾個可以比較直觀理解的例子。
這是我們合作的一個課題，復旦大學附屬華山醫院神經外科吳勁松主任，他們在臨床中利用腦圖譜結合電生理等技術，來共同對腫瘤進行定位，尤其是定位大腦裡的腫瘤。
左邊為大腦皮層定位，右邊為人的身體分別由大腦哪些區域反應控制
當醫生做手術打開人的大腦時，肉眼並能直接看到腫瘤在哪裡，必須藉助一些輔助手段來查找腫瘤。一是因為大腦不同區域分工都很細，二是切除腫瘤一定要很精準，不能多不能少，不能影響正常腦部功能。現在這項技術在這類臨床當中已經開始廣泛應用。
這是我們實驗室過去幾年的一項工作，我們可以利用腦功能連接圖譜，評估藥物治療的機制。這個案例是我們在2016年發表的工作，用腦圖譜評估氯胺酮這種藥物的治療機制。
氯胺酮是一種抗抑鬱的藥物。它能夠起作用，是因為它對大腦裡面不同的腦區進行上調或者是下調，達到抗抑鬱的效果。我們通過磁共振成像技術，就可以很好地觀測氯胺酮在大腦中的反應。2019年3月5日，美國FDA已經正式批准氯胺酮作為臨床治療重度抑鬱的藥物建議使用。
腦圖譜也可以來評估手術的療效。
這是我們在2018年跟上海瑞金醫院合作的課題。我們希望利用腦圖譜在醫生進行手術治療之前，去評估對這一個病人而言可能的手術療效效果。
這裡是一個用手術治療重度強迫症的案例， 我們希望給醫生提供一種輔助性的提前的客觀評估，看對這個病人來說，這種手術治療是否是一個最佳的方案，康復的可能性有多少。
實際上，現在目前不管是在基礎科研還是在臨床領域，用於治療或者是調控大腦功能的技術手段還是非常多的。
給大家舉個例子，早在一九三幾年的時候，我們就有用冰錐去刺激治療大腦前額葉功能的一些損傷的嘗試，它其實當時也是作為手術治療的手段引入。
（ 冰錐療法的前身是切除前額葉技術，由於當時人們對於神經科學的瞭解不充分，大腦前額葉切除手術在精神病人治療中十分盛行，給一代精神病人帶去了噩夢，1945年科學家細化了這項技術發展出冰錐療法，接受這類治療後許多患者都變得沉默寡言、失去性格等。前額葉切除技術獲得了1949年的諾貝爾，稱得上是諾獎的“黑歷史”）
現在已經發展出更多無損無創的磁刺激、電刺激來調節腦功能。
給大家舉一個例子，這個俗稱叫腦起搏器，大家知道有心臟起搏器，那麼腦起搏器是幹什麼用的呢？
（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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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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