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反正我还没玩,因为要给大家写这篇推送(哭)。 提起赛博朋克,脑海里浮现的想必是那个光怪陆离、拥有极度发达科技水平,但社会道德却又趋于崩坏的科幻世界。人造人、机械结构、人机结合……这些科技感十足的画面可能在你眼前不断闪现。 但要是我和你说,那个时代其实不用等到2077年,你信吗? 你不信也得信 :-) 脑机接口远比你知道的厉害 说到脑机接口,你可能会想到几个月前,埃隆 · 马斯克(Elon Musk)在发布会上用小猪进行演示的脑机接口技术——这可能是大多数人对脑机接口最深刻的印象。 但实际上,这可不是脑机接口最早的亮相。早在一百年前,脑机接口就已经走入科学家的视野里了。 20世纪初,脑科学研究刚刚起步。1909年,德国神经科医生科比尼安·布洛德曼(Korbinian Brodmann)提出大脑皮质的 Brodmann 分区,科学家开始意识到大脑的不同区域可能会执行不同的功能——运动、视觉、感觉、情感、语言、记忆…… 1924年,一位叫做汉斯·伯格(Hans Berger)的德国精神科医生,首次实现将机器插入大脑,并记录到来自大脑的信号——脑电波。 严格意义上来说,这应该是大脑和机器的第一次结合。 脑电图(EEG)等等大脑成像的技术一直仍然被用于精神疾病的研究 | 图源:Wikipedia 之后的一百年间,脑机接口的发展可谓是“百花齐放”,经过一系列的动物实验之后,科学家开始尝试把它应用到了人身上。这里我们给大家介绍几个最 Amazing 的实验,来看看脑机接口已经能做到什么程度吧。 再说回赛博朋克,其最吸引人的地方之一,想必是即使断了胳膊断了腿,也能接上一条机械臂的设计吧?这其中最难的地方在于——怎么实现让大脑控制机械臂。而这其实在十几年前就已经实现了。 早在2006年,研究者通过机器的植入,形成一个叫?“BrainGate”?的脑机接口系统,控制大脑中不多的上百个神经元,就能让四肢瘫痪的人能使用意念来控制电脑屏幕上的光标;或者让他开关电视,看电视换台;或者是玩简单的弹球游戏;甚至是操控一只真正的假肢,实现抓握的动作…… 图A和图B展现了植入的芯片大小,上面小小的尖端用于监测96个神经元的电信号;图C为植入大脑的位置,大概是在控制手臂的脑区;图D为四肢瘫痪的实验者实验的场景 | 图源:Hochberg L R, et al。 Nature 实验者用脑机接口控制蓝色的光标玩消除游戏 | Hochberg L R, et al。 Nature 实验者用脑机接口控制假肢抓握| Hochberg L R, et al。 Nature 而几年之后,这一套 BrainGate 系统已经发展到可以控制体外的机械臂去主动抓握物品,甚至帮助四肢瘫痪患者拿取食物饮料,自己完成饮食的动作: 图源:Youtube-NIHNINDS 既然可以实现用意念来操控机械臂,那么科学家就在想:中风患者四肢瘫痪,可四肢都在,那是不是可以利用脑机接口辅助他们重新站起来呢? 早在2003年,研究者就尝试使用脑电图结合电刺激的方法,让四肢瘫痪的患者上肢运动起来,实现手的抓握能力。而后各类尝试让患者恢复行走,重新获得对四肢控制的研究也相继进行,虽然可能有的还需要假肢的辅助,但最关键的问题在于——恢复大脑对身体的控制。 通过外接的脑电图和电刺激,实现瘫痪者对手臂的控制 | 图源:Pfurtscheller G, et al。 Neuroscience letters 如果弄清楚大脑怎么控制身体这个问题,像是阿丽塔那样,只有大脑全身机械的科幻场景就可以实现了。 除了运动,科学家们还关心另一个和神经相关的精密器官——眼睛。 早在1970年代,就已经有科学家尝试在盲人的大脑视觉皮层植入芯片,连接到摄像机上,进而让人产生一种光幻视(phosphenes),使盲人可以看清一些简单的模糊图像。只不过这里面的局限性在于电极的数量太少,不能刺激足够的神经元来识别图像。 但就在前几天,有研究使用了上千个电极的芯片,植入到失明、且已经训练至具备识别英文字母能力的猕猴大脑中,再利用脑机接口让猕猴看到由光点组成的字母,猕猴一办理,毕业证,文凭,成绩单,学历认证,留信认证,学位证,学历,本科,硕士,假文凭,假学历,文凭认证,下子就认了出来,也说明了这一脑机接口的成果。 而伴随着电极的增多,以及科学家对视觉通路认知的进一步深入,让上千万盲人复明将成为可能。 通过前期在计算机生出光点的训练(左边四图),让猕猴学会了字母,之后植入芯片后再通过计算机输入光点让猕猴识别(右侧两图,依次是A和L)?| 图源:Chen X, et al。 Science 除此之外,还有研究如何使用脑机接口进入虚拟世界游戏、或者连接不同人的大脑进行信息传递,还有人工在体外培养神经细胞来制作“神经芯片”……而前面提到的马斯克,其革新就在于将更多的电极集成到了更小的芯片上这一工程学进步,这就给脑机接口带了全新的无限可能。 要是这些脑机接口研究能够实现,赛博朋克里机器与人体结合的场景想必也就不远了。 人造器官可不只是机械形态 除了大脑这个人们还无法一探究竟的器官之外,要重现赛博朋克那个科幻的世界,还需要足够的人造器官,才能实现人体的改造。 在这个问题上,科学家的进展和思路已经超出了赛博朋克的范围——因为机械的人造器官不能满足人体的需求。 之所以不使用机械的人造器官,一方面是由于身体器官结构的复杂机制,人造的机械还远不能达到相似的水平;另一方面这些机械需要定期更换,支持的时间也有限。比如目前的人造心脏,就需要外挂一个泵,为机械心脏提供动力,实验期限也只有不到十年。 市场现有的临时人工心脏SynCardia示意图 | 图源:syncardia.com 因此科学家也走出了一条一点也不“赛博朋克”的道路:3D生物打印和异种器官移植。 3D生物打印是利用生物细胞作为材料,结合3D打印的技术,在预设好的模型下构建一个器官,再将打印好的器官进行培养。虽然类似心脏、肾脏这样的器官还未实现,但也已经可以打印出耳朵、心脏瓣膜、气管等简单器官结构。 利用3D生物打印产生的人造耳朵(a、b),心脏瓣膜(c)以及支气管(d)| 图源:Yan Q, et al.Engineering 钻研这一方向的科学家还有一个大胆的想法:现在是在办理,毕业证,文凭,成绩单,学历认证,留信认证,学位证,学历,本科,硕士,假文凭,假学历,文凭认证,体外打印器官再移植,那以后是不是可以手术打开患者的内脏,直接在患者身上打印呢?将细胞按照需要打印到患者身上,也许就可以避开体外培养器官的难题了。 从A到C展示了这种原位3D生物打印的进展:从在组织体上“打印”,再到实验动物上进行“打印”,最后到未来可以实现在手术里对着人进行“打印” | 图源:Ozbolat I T。 Trends in biotechnology 除了在体外从“0”开始培养器官,早在 3D 打印还未出现的1970年代,有些科学家就提出过一个更大胆的想法:是不是可以将猪的内脏移植给人类? 他们利用基因编辑技术,改造猪体内的基因,确保在移植时这些来自猪的器官不会产生免疫排斥、炎症、凝血反应。然后将这些猪的器官移植到狒狒身上,来看移植的效果如何。 三个主要导致异种器官移植失败的障碍 | 图源:Niu D, et al。 Advanced Drug Delivery Reviews 之所以使用猪,主要原因是其他和人接近的动物,比如黑猩猩数量稀少,甚至已经接近濒危。而猪既能保证器官和人比较像,又能有足够器官数量供给。再结合近几年愈发成熟的基因编辑技术,就可以把猪的器官改造得更适合人类。 结果也是喜人的,在几十年的不断尝试下,移植猪的器官后,狒狒存活的天数也在不断延长,最长可以达到300天以上。 不同时期的转基因猪心脏移植到狒狒上后的存活时间 | 图源:Cooper D K C。 Xenotransplantation。 Springer 今年九月,杨璐菡团队开发的“猪3.0”,则在避免免疫排斥和炎症反应的基础上,又进一步解决了另一个可能威胁到人类的问题——内源性病毒。避免了猪体内本身就存在的病毒对人类的威胁。 但这后面仍然存在着很多问题,比如猪的寿命远不如人,体温、各种生化代谢反应是否能和人匹配,都等待着科学家去克服。 但是我们已经看到了人造器官新的曙光。 结语:伦理问题与赛博朋克 赛博朋克的世界不仅仅有人与机械的结合,科技高度发展的背后,往往暗藏着人体肆意改造导致的各种社会道德问题,其中最简单但也最复杂的便是——我们应该如何看待人类? 赛博朋克的科幻背后,其实往往揭示了科学发展后的社会伦理问题 | 图源:银翼杀手2049 科幻小说家布鲁斯·斯特林曾经给赛博朋克下了一个定义: 待人如待鼠,所有对鼠的措施都可以同等地施加给人。闭上眼拒绝思考并不能使这个惨不忍睹的画面消失。这就是赛博朋克。 这就是现今科学家们面临的科学伦理问题:科学的边界应如何定义?难道未来的我们也会把人当实验对象来进行实验吗? 其实刚刚我们提到的脑机接口、人造器官,本意上和赛博朋克没有任何关系,绝大多数科学家的初衷都是为了帮助患者,让患者能够恢复正常生活,才会研发这样的技术。 但不排除有的科学技术发展到一定程度,会产生很多社会道德问题,甚至是哲学问题的思考。 比如脑机接口发展到终极水平,是不是就可以将人脑替换成芯片?或者是将意识上传成数据?我还是我吗? 又比如器官移植,当全身的器官都是猪的,这个人还该不该吃猪肉?或者说他(它)还是一个人吗? 2018年底的基因编辑婴儿事件,就值得我们反思科研伦理是否跟进科学技术的问题 而科研伦理道德,就要求我们提前思考这样的问题,给科学确定研究的边界:比如克隆羊多利的问世,克隆人的想法就已经被科学家早早否认,并扼杀在摇篮之中;体外受精和细胞培养的实现,也让科学家将人类胚胎的研究严格控制在了14天以内…… 问题不是技术如何,而在于使用它的人,要如何合理地使用技术。这就要求在这个技术日益更新的时代,相关的规定和政策能及时跟进。 《赛博朋克2077》不跳票了,但是希望现实的赛博朋克永远跳票。 #文凭 #毕业证书#学历 #认证 #毕业证成绩单
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