关乎|陈根：脑机接口，一个关乎“人”的终极神话神经元|陈根|大脑|脑干|关乎

文/陈根
2014年6月12日，圣保罗巴西世界杯的开幕式，一个下身瘫痪的巴西少年，依靠大脑控制机械骨骼的装置，顺利开球，这一全球目睹的史诗级时刻，就是脑机接口最早的真实应用。
此后，脑机接口的突破性技术开始频繁刊载于各大学术期刊，以及各新闻的科技版面。2020年8月末，马斯克再一次召开了其脑机接口公司Neuralink有关脑机接口最新进展的发布会，并展示了三只植入脑机芯片的小猪，人们可以通过显示器来观察猪的脑电波活动，并预测其行为。
马斯克的直播吸引了全球15万人的关注，一时间，关于脑机接口的技术关涉和伦理担忧等议题纷至沓来。事实上，作为一项前沿科技，脑机接口之所以能够聚集这么多的关注，一来是因为其利好医疗以及社会的巨大空间，二来就是脑机接口打造的是一个关乎“人”的终极神话。
而在终极神话中，人们目前想像到的不外乎人脑与人的意识大幅提升，比如无限的记忆，更高速的运算；意识与机器的融合；对抗人工智能霸权等。
这当然是一个漫长的神话，但马斯克以及更多脑机接口的突破技术却似乎也呼应和强化这样的想象，但在技术“无上限”的幻想前，我们先要回到最初的起点，去回答一个关乎技术需求的边界和技术逻辑的极限的问题。

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脑机接口以何立之？
所谓的脑机接口技术（brain-computer interface，BCl），就是一种实现人脑和计算机或其他设备之间通信的系统。脑机接口系统通过在人脑和计算机之间建立直接的信息传输通道，实现大脑与外部世界的直接交互。
脑机接口属于神经科学里电生理学（electrophysiology）的衍生，二者使用的基本设备都不外乎是各种电极、信号放大器、数模转换器和数据分析软件。
不同的是，传统电生理学，主要是通过采集并观察实验者/实验动物在生理或病理状态下特定脑区的神经元电信号数据来分析大脑的活动状态，并以此推断这些现象背后可能的生理/病理机制。而脑机接口技术，则更注重对脑内采集的电信号进行解读，并将其输出为计算机可以理解的程序指令，最终实现直接用神经元电活动来控制电子设备运行的目标。
但不论是脑机接口，还是电生理学，归根结底，都离不开脑科学的支撑。事实上，脑机接口始于脑科学，也受脑科学发展的局限。
脑是人类最为独特的器官。数以千亿的神经元，组成了人脑的基本结构：负责处理大部分思维活动的大脑、负责协调运动的小脑以及连接其中的脑干。
其中，脑干虽然最为原始，却并不“低级”，脑干将大脑、小脑与脊髓连接起来，大脑与躯体间几乎所有的神经投射都要通过这里。此外，脑干本身还调控着呼吸、体温和吞咽等最重要生命活动，甚至大脑的意识活动也需要由它的“网状激活系统（reticular activating system, RAS）”来维持。基于此，脑干得以成为人体最致命的要害；而一旦损毁，就是字面意义上的“秒杀”。
对于大脑来说，结构则更加复杂。大脑是人类所有组织器官中最复杂和最智能的部分，是整个神经系统的枢纽，也是人体所有其它器官的指挥者。生物研究领域中的专家学者经过长期的研究，根据人类大脑中不同活动中的激活状态，发现了不同的脑区对应着不同的认知功能，比如视觉、触觉、听觉、语言、运动等。
而大脑，正是脑机接口电信号产生的地方。大脑时时刻刻接受来自视神经、听觉神经等，以及周围神经系统（Peripheral Nervous System）传送过来的信号。大脑将这些信号进行解析，并产生感觉，进而对外在环境做出反应形成运动信号。运动信号再通过脊髓传达到周围神经系统，进而控制肌肉控制人的身体，做出复杂（高级）运动行为。
当脑神经开始处理信息，就会产生相应的电磁信号。从神经元的构造来看，当神经元传达信号时，神经元内外的带电离子流动形成电流，电流到达突触后激发化学反应继续传递信号给下一个神经元。当一定数量的神经元像集成电路一样一起工作时，就可以产生能被宏观的电极所探测到的电磁信号。
电磁型号的变化，反映出当前皮层区域的活跃程度。这些信号经过放大，编译变成了包含信息的信号。这样研究人员就可以进行数据分析，用算法推测出大脑想表达的东西。但从大脑功能的发现到电磁信号的翻译，都仍只是脑科学和脑机接口技术的冰山一角。脑机接口技术发展到现在，研究者仍面临着许多问题。