腦機接口發展史3：讀取思維，寫入感知及倫理的深淵

作者：奶樹

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如果說我們上一期說的無創腦機接口是在顱骨之外“竊聽”大腦的嘈雜合唱，那么侵入式腦機接口則是將麥克風直接伸入大腦內部，去捕捉單個神經元的私語。

這種方式雖然伴隨著手術風險，但其獲取信息的精度和帶寬卻遠非無創技術可比。它不僅能“讀取”大腦的指令，還能向大腦“寫入”信息，創造出前所未有的感知。

然而，當我們打開這扇通往心智核心的大門時，問題也隨之而來：在科幻照進現實的激動之余，我們是否也正凝視著倫理的深淵？

但我們還是先來看看，研究者是怎么開始侵入式腦機接口的研究的吧。

輸出：當神經元脫離肉體

侵入式腦機接口的基礎，是能夠精確記錄單個神經元的放電活動。在腦電圖（EEG）發明后不久，科學家就開發出了可以插入大腦深處的微電極。一個奠基性的問題隨之而來：大腦的指令一定需要身體來執行嗎？我們能否訓練神經元獨立“思考”？

1969年，美國華盛頓大學的科學家埃伯哈德·費茨（Eberhard Fetz）進行了一項巧妙的獼猴實驗。他將一根微米級的電極插入猴子大腦中控制手臂運動的皮層區域。與傳統訓練猴子完成某個動作就給予獎勵不同，費茨的設計是：只要電極檢測到這個神經元的放電強度達到某個閾值，就自動給猴子獎勵。

埃伯哈德·費茨

起初，猴子有些困惑，但僅僅過了10到30分鐘，它似乎就掌握了訣竅。它發現，自己或許只需“想一下”移動手臂，甚至無需真的移動，喂食器里就會出現美味的果汁。實驗數據顯示，這個神經元的放電強度比初始時增強了50到500倍。

幾年后，費茨進一步將猴子的手臂用石膏固定，結果發現，猴子在手臂完全不動的情況下，僅用15分鐘就學會了讓目標神經元高強度放電。

這個實驗革命性地證明了：神經元的活動可以和它所控制的身體功能分離開來。 大腦具有驚人的可塑性，它能學會直接控制一個抽象的電子信號。

這一發現為所有后續的“意念控制”研究鋪平了道路——我們植入大腦運動皮層的電極，不僅可以用來控制自身的手臂，同樣可以被大腦學會用來控制電腦光標、機械臂，乃至任何外部設備。

為了捕捉更復雜的意圖，單根電極顯然不夠。隨著半導體技術的發展，科學家們開發出了多通道的微電極陣列。

其中最著名的兩種，一種是由密歇根大學開發的“密歇根電極”，它是一維或二維的平面電極；另一種則是由理查德·諾曼（Richard A. Normann）教授發明的“猶他陣列”（Utah Array），它如同一個微型釘板，由100個（96個記錄電極）1.5毫米長的硅微針組成，能夠同時記錄大腦皮層深處大量神經元的活動。正是這些工具，讓讀取復雜的思維模式成為可能。

密歇根電極

猶他電極

從意念喝水到遠程“化身”

有了多通道電極這一利器，科學家們得以將費茨的設想推向了令人驚嘆的新高度。其中，巴西裔科學家米格爾·尼科萊利斯（Miguel Nicolelis）和他團隊的一系列實驗，如同直接從科幻小說中走出的情節。

故事的起點是一只小鼠。實驗人員首先訓練小鼠按下一個控制桿來獲取飲水。與此同時，植入小鼠運動皮層和丘腦的數十個電極正在實時記錄與“按壓”這個動作相關的神經放電模式。

小鼠按壓控制桿示意圖

當人工智能算法完全學會了這套“意念密碼”后，真正的好戲上演了：實驗人員悄悄切斷了控制桿與飲水裝置的物理連接，轉而讓小鼠的腦電信號直接控制水龍頭。

起初，小鼠有些迷惑，它依然在賣力地按著那個已經失效的控制桿。但它慢慢發現，似乎自己不必真的按下，甚至只需把爪子搭在上面，剛產生一個“要喝水”的念頭，水就自己流出來了。最終，在實驗記錄中，有11次操作，小鼠的身體紋絲未動，但它的大腦信號卻成功為自己取來了水。

它學會了用意念喝水。

如果說小鼠的實驗證明了大腦可以適應控制外部設備，那么2003年一只名叫“奧羅拉”的猴子，則向世界展示了大腦可以“擁有”一個遠方的化身。奧羅拉的任務是用操作桿控制屏幕上的光標。

奧羅拉操縱光標（操作桿在她的左手）

它頭上的80個電極將其復雜的運動意圖，通過局域網實時發送到隔壁房間的一只機械臂上，機械臂則精準地模仿著它的每一個動作。

實驗的轉折點發生在研究人員切斷操作桿，并將隔壁機械臂的動作反饋到奧羅拉眼前的屏幕上時。奧羅拉很快察覺到異樣：為什么屏幕上的光標移動似乎總比我的手快半拍？在短暫的困惑后，它做出了一個驚人的決定——它慢慢垂下了自己的手臂，完全停止了物理操作，僅憑意念，繼續在屏幕上自如地移動光標，完成游戲任務。

奧羅拉腦控光標（注意她的左手那，沒有操縱桿了）

那一刻，隔壁房間的機械臂成為了它延伸的意念之手。這發生在2003年，比馬斯克那只名聲大噪的“乒乓猴”早了整整18年。

最令人震撼的實驗發生在2007年。尼科萊利斯團隊與日本京都大學合作，進行了一場跨越太平洋的“心靈傳輸”。在美國，一只名叫“伊多亞”的猴子被訓練在跑步機上行走，它的大腦信號被實時解碼；在日本，一臺名為CB-I的人形機器人正靜靜待命。通過一條專用的高速網絡，伊多亞的行走意圖被瞬間傳到日本。

伊多亞控制萬里之外的機器人

最終，體重僅5.5千克的獼猴，用它的大腦電活動，實時控制著地球另一端那臺重達91千克的人形機器人，邁出了與靈長類動物別無二致的步伐。正如當時尼科萊利斯所言：“這是機器人邁出的一小步，卻是靈長類邁出的一大步。”

輸入：被遙控的斗牛與老鼠

既然能讀取大腦的輸出，我們能否反向給大腦輸入信號，從而控制行為或創造感知？

這個瘋狂想法最早的實踐者，是一位充滿爭議的西班牙科學家——何塞·德爾加多（José Manuel Rodríguez Delgado）。

1969年，德爾加多在一場斗牛表演中，面對一頭沖來的公牛，他沒有閃躲，而是按下了手中的一個遙控器。公牛在離他咫尺之遙的地方，猛然停下腳步，溫順地轉過頭。

德爾加多控制公牛的畫面

秘密在于公牛大腦里預先植入的電極。德爾加多通過遙控器激活了植入公牛尾狀核（一個與運動控制相關的腦區）的電極，發出的電信號抑制了公牛的攻擊行為。

德爾加多還曾對猴群進行實驗，他讓一只地位較低的母猴掌握一個按鈕，只要按下按鈕，猴王阿里大腦中的電極就會被激活，其攻擊性便會消失。很快，這只母猴就學會了以此來“管理”猴王，整個猴群的社會結構也因此被改變。

德爾加多的本意是希望通過這種“心靈物理控制”的方法治療癲癇或精神分裂癥，但他充滿噱頭的書名和實驗，恰逢中情局“精神控制”丑聞曝光的年代，使他飽受非議，被視為危險的瘋子。

然而，這一技術路線并未就此終結。2002年，科學家約翰·蔡平（John Chapin）在美國國防部的機器人挑戰賽上，帶來了一只“機器鼠”（Robo-rat）。

這只老鼠背著一個小背包，里面裝著電極接收器。蔡平通過電腦上的三個按鈕，就能精準地指揮老鼠前進、左轉、右轉，輕松穿越復雜的障礙賽道。

機器鼠操控的路線圖

其原理是：兩根電極植入老鼠對應左右胡須的感覺皮層，刺激左邊電極，老鼠會以為左邊有障礙物而向右轉，反之亦然。第三根電極則植入大腦的“獎勵中樞”，當老鼠前進或轉對了方向，就給予電刺激，帶來愉悅感，以此作為“獎勵”。這個實驗清晰地表明，通過向大腦精確“寫入”感覺和獎勵信號，可以實現對生物體的復雜行為控制。

從腦腦直連到倫理的深淵

既然可以讀和寫，那么將兩個大腦直接連接起來呢？

前面提到的米格爾·尼科萊利斯（Miguel Nicolelis）在2013年實現了這一構想。他將兩只老鼠的大腦通過計算機連接。第一只“編碼鼠”通過胡須判斷一個洞口的大小，其大腦產生的相應電信號被讀取、解碼，然后轉化為刺激信號，“寫入”到第二只“解碼鼠”的大腦中。解碼鼠根據接收到的信號做出選擇，如果選擇正確，兩只老鼠都能獲得獎勵。實驗證明，這種“腦對腦”的直接信息傳遞是可行的。

腦對腦控制實驗

這些看似充滿未來感的實驗，在展示技術無限可能性的同時，也推開了一扇令人不安的大門。如果技術可以控制動物，是否也能控制人類？

一個真實且令人警醒的案例發生在上世紀六七十年代。

美國醫生羅伯特·希思（Robert Heath）為了“治療”同性戀，將電極植入一位代號為B-19的年輕人的大腦“快樂中樞”（伏隔核）。他強迫B-19觀看異性戀影像，并在其感到厭惡時，讓他自己按下按鈕，通過電刺激獲得強烈的快感。在長達三小時的“治療”中，B-19按下了1500次按鈕，并最終表現出對女性的“興趣”。

這個實驗如今看來令人毛骨悚然。它利用了大腦最底層的獎勵機制，強行扭曲一個人的內在情感與認同。這不再是治療，而是徹頭徹尾的精神控制。它赤裸裸地揭示了侵入式腦機接口最危險的一面：當技術有能力直接操縱我們的感知、情緒和欲望時，誰來定義“正常”？誰來劃定“治療”與“控制”的邊界？

當我們的思維可以被量化為數據，隱私將如何保障？當這項技術可能帶來智力或感知的增強，社會公平又將如何維持？當外部設備能深刻影響我們的心智，那個“我”還是純粹的“我”嗎？這些問題，遠比技術實現本身更為復雜和緊迫。

侵入式腦機接口是一把雙刃劍，它既有潛力修復破碎的人生，也有可能被用于制造最深重的違規。在我們邁向這個勇敢新世界的每一步，都必須伴隨著最審慎的倫理反思。