原文鏈接:https://www./2016/12/neuroscientist-whos-building-better-memory-humans/ 反烏托邦的近未來(lái)系列的Black Mirror中, 出現(xiàn)了一款可植入耳后的小型設(shè)備,借助該設(shè)備,我們可以詳細(xì)地記住、回憶和重現(xiàn)生活的每一個(gè)瞬間,就像電影在眼前放映一樣。 南加州大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程師Theodore Berger正在做一種記憶假體,但無(wú)法保證其記憶程度(也許會(huì)更好)。這種設(shè)備通過(guò)手術(shù)直接植入大腦,它利用某種特殊方式電刺激大腦以形成記憶,來(lái)模擬海馬的功能——至少在老鼠和猴子中可用?,F(xiàn)在,他正在測(cè)試該設(shè)備是否適用于人類(lèi)。 Berger的設(shè)備基于海馬理論:海馬如何將短期記憶(如放鑰匙的位置),轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期記憶(一段時(shí)間后,還記得鑰匙的位置)。在他的早期實(shí)驗(yàn)中,對(duì)兔子演奏一個(gè)音調(diào),并對(duì)著兔子的臉吹氣,讓它眨眼睛。最后,僅僅演奏該音調(diào),兔子就眨眼睛,就像Pavlov著名的分泌唾液的狗。Berger用電極記錄了海馬體的活動(dòng),而且當(dāng)兔子將音調(diào)和吹氣聯(lián)系起來(lái)時(shí),這些信號(hào)中的模式以某種可預(yù)測(cè)方式發(fā)生變化。 Berger的前導(dǎo)師,也是猶他大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程教授的Gregory Clark說(shuō),“這一過(guò)程中,海馬結(jié)構(gòu)積極參與,并通過(guò)訓(xùn)練修改其放電模式?!盉erger稱(chēng)這種放電模式為時(shí)空碼(Space-time Code):它由神經(jīng)元的位置以及神經(jīng)元放電的時(shí)機(jī)決定?!皶r(shí)空碼傳播至海馬的不同層,形成了不同的時(shí)空碼,”Berger說(shuō)?!拔覀儾幻靼自蚴鞘裁矗罱K結(jié)果是,時(shí)空碼是大腦其他部分可識(shí)別的并作為長(zhǎng)期記憶的物質(zhì)?!?/p> 大腦其他部分將輸出的時(shí)空碼作為記憶信號(hào)——對(duì)于兔子,即聽(tīng)到音調(diào)時(shí),眨眼睛。而且Berger表示,他已經(jīng)可以用數(shù)學(xué)模型描述海馬將短期記憶轉(zhuǎn)化為長(zhǎng)期記憶的一般規(guī)則。 有了該規(guī)則,Berger為大鼠建立了人工海馬。為了構(gòu)造人工海馬,他首先需要教老鼠完成記憶任務(wù):讓老鼠按壓杠桿的一端,同時(shí)用燈光分散老鼠的注意力。再次執(zhí)行任務(wù)時(shí),訓(xùn)練老鼠按壓杠桿的另一端,以證明老鼠記得之前按壓的那一端。 Berger和他的團(tuán)隊(duì)記錄了整個(gè)過(guò)程中海馬的放電模式,他們注意到時(shí)空碼與杠桿按壓記憶相對(duì)應(yīng)。他們從海馬輸入和輸出的放電模式中提取數(shù)據(jù),并建立數(shù)學(xué)模型,該模型根據(jù)輸入的時(shí)空碼預(yù)測(cè)輸出的時(shí)空碼。后來(lái),Berger給該老鼠服用了一種阻止記憶形成的藥物,然后使用他研究的設(shè)備以脈沖模式電刺激該老鼠的大腦,用該數(shù)學(xué)模型預(yù)測(cè)輸出的時(shí)空碼。 接著,老鼠會(huì)按下杠桿正確的一端。“它們記起正確的時(shí)空碼,就像該時(shí)空碼是它們自己創(chuàng)造的一樣,”Berger說(shuō)?!艾F(xiàn)在,我們把記憶放回大腦?!盉erger還試驗(yàn)了將假體放入恒河猴的前額葉皮層的某區(qū)域中。該區(qū)域涉及執(zhí)行功能,如利用記憶解決新問(wèn)題。這種情況下,該植入設(shè)備也改善了猴子的記憶。 但是,向人類(lèi)身體植入類(lèi)似設(shè)備真能起作用嗎?“所有這些與大腦接觸的假體都會(huì)面臨一個(gè)基本挑戰(zhàn),”凱斯西儲(chǔ)大學(xué)工程學(xué)教授Dustin Tyler說(shuō)。“人類(lèi)大腦中有數(shù)十億的神經(jīng)元,神經(jīng)元間通過(guò)數(shù)萬(wàn)億的連接來(lái)協(xié)同工作。介入這些數(shù)目巨大的神經(jīng)元,并與之建立高精度連接相當(dāng)困難?!?/p> 即使是植入耳蝸(通過(guò)幾十個(gè)電極刺激聽(tīng)覺(jué)神經(jīng)來(lái)模擬聲音頻率),也不能完美模擬聲音??茖W(xué)家利用所有的感官輸入,尤其是利用約只有100個(gè)電極的電碼,還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能模擬整個(gè)記憶。但這一現(xiàn)況并沒(méi)有阻止一家名為Kernel的新創(chuàng)業(yè)公司同步Berger的研究——給他的研究提供部分資助,并任命他為首席科學(xué)官。 Kernel的最初目標(biāo)是將Berger研究的植入物作為醫(yī)療設(shè)備推向市場(chǎng),該設(shè)備可以幫助記憶受損的人正常生活。目前,Berger正在該設(shè)備的某一版本上進(jìn)行人體試驗(yàn),并表示截至目前,記憶受損患者在記憶測(cè)試實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)良好。但最終,CEO Bryan Johnson希望Kernel開(kāi)發(fā)出可通過(guò)簡(jiǎn)單門(mén)診手術(shù)植入的,在注意力、創(chuàng)造力和專(zhuān)注度等方面的增強(qiáng)人類(lèi)智能的設(shè)備。 這一目標(biāo)將為監(jiān)管機(jī)構(gòu)帶來(lái)新難題:這些醫(yī)療設(shè)備,或者說(shuō)是消費(fèi)者設(shè)備,應(yīng)該受誰(shuí)監(jiān)管?根據(jù)食品和藥物管理局(Food and Drug Administration,F(xiàn)DA)條款,如果植入物的用途是診斷或治療醫(yī)學(xué)病癥,或者是改善身體結(jié)構(gòu)或功能,它就是醫(yī)療裝置。但是,如果皮下植入物僅僅可以提高注意力或創(chuàng)造力,像腦刺激器的膳食補(bǔ)充劑一樣,它可能不受FDA監(jiān)管。 Johnson沒(méi)有表示將Kernel尚未完成的設(shè)備應(yīng)用于哪方面:這取決于設(shè)備本身,取決于設(shè)備的功能以及潛在的副作用。當(dāng)然,所有的醫(yī)療設(shè)備和藥物都有一定的副作用?,F(xiàn)在,我們等著見(jiàn)證這種設(shè)備是有益的,還是源于Black Mirror情節(jié)的一種新的、可怕的靈感。 |
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