当埃隆·马斯克在2019年宣布神经链接的脑-机接口技术时，世界震惊了。但事实上，类似的基础技术早已被探索并应用于科学研究和临床实践。
我们邀请了中国科学院神经病学研究所脑成像小组组长兼研究员王政来介绍与神经链接相关的神经调节技术的发展程度以及我们应该如何应用这项技术。
王政是一位有趣的科学家:他用1:1的大脑模型开始他的演讲，就像未来科幻电影中的场景。我用我的大脑。
然后他从一百多年前人类对大脑的探索开始，用生动的例子来普及科学:
神经控制技术有多神奇，我们现在能在多大程度上主观控制大脑？
这项技术能完全把我们从人类的痛苦和无能中解放出来吗？
王政在他的演讲中有两个非常有趣和令人印象深刻的例子:
一个是用于减肥的缩胃技术。许多人认为这只是一次外科手术。这和大脑有什么关系？事实上，大脑不知道你的胃有多大。胃向大脑发送信号。当然，这个信号是延迟的，所以你总是容易吃。王政希望找到传递这种信号的细菌，这样将来就不需要做手术了，通过调整这种信号就可以成功地减少饮食和减肥。
第二，经颅电刺激可以在短时间内改善记忆。展望未来，在考试之前，们将来是否能够通过关闭相应的神经系统来记住所有这些知识点？
以下是王政演讲的全文:
我手里拿着的模型是人脑，它是我自己大脑的1:1比例。这是我的学生在教师节送给我的礼物。
王政把他的大脑1: 1模型带到了创造阶段。
大脑不同于身体的其他器官。最大的区别是不同大脑区域的异质性非常高。异质性意味着大脑的每个区域负责执行不同的功能(人体的其他器官很少具有执行不同功能的不同区域的特征)，而异质性非常高，这意味着地图上大脑的每个非常精细的网格具有不同的功能区域。我们称这个网格为大脑地图和大脑图谱。
不同大脑功能区的异质性非常高。
人类对脑地图的探索实际上始于100多年前。
1909年，有一个叫布罗德曼的人把整个大脑分成不同的功能。
大脑图谱
在过去的100年里，随着科学技术的发展，我们对自己大脑和大脑不同功能区的理解也在不断发展。毕竟，大脑的外部仍然有一个头骨，所以在某种意义上，头盖骨阻碍了人类理解自己的奥秘。
这里我们介绍磁共振成像技术。这是目前3A医院的标准。磁共振成像技术可以对几乎整个大脑的所有部位进行非破坏性和非侵入性成像，方便医生进行临床诊断。
磁共振成像技术
事实上，这项技术的诞生与七项诺贝尔奖有关。缺少其中的任何一个都可能导致这项技术没有被人类使用。在基础科学研究领域，这项技术也在帮助我们研究大脑图谱。
这张照片展示了我们的实验室使用磁共振成像技术获取我们所说的“大脑高速公路”。这些彩色纤维是连接不同大脑区域的神经纤维束。
所以，除了探索大脑奥秘的基础研究领域，研究大脑地图还有什么特殊用途吗？
我想和你分享一些可以直观理解的例子。
这是我们合作的主题。复旦大学附属华山医院神经外科主任吴劲松利用脑图谱结合电生理等技术联合定位肿瘤，尤其是脑内肿瘤。
左边是大脑皮层，右边是人体，分别由大脑的哪些区域做出反应来控制。
当医生做手术打开一个人的大脑时，肉眼可以直接看到肿瘤在哪里，必须使用一些辅助手段来找到肿瘤。一个是大脑不同区域的分工非常精细，另一个是肿瘤切除必须非常精确，不能或多或少，并且不能影响正常的大脑功能。现在这项技术已经广泛应用于这类临床。
这是我们实验室在过去几年里做的一项工作。我们可以使用脑功能连接图来评估药物治疗的机制。该病例是我们在2016年发表的工作，它使用脑图谱来评估氯胺酮的治疗机制。
评价药物治疗的机制
氯胺酮是一种抗抑郁药。它之所以能起作用，是因为它能上调或下调大脑的不同区域，以达到抗抑郁的效果。通过磁共振成像技术，我们可以很好地观察到氯胺酮在大脑中的反应。2019年3月5日，美国食品和药物管理局正式批准氯胺酮作为临床治疗重度的推荐药物。
脑图谱也可以用来评价手术的疗效。
这是我们2018年与上海瑞金医院合作的主题。我们希望在医生实施手术之前，使用脑图谱来评估手术对该患者可能的治疗效果。
这是一例严重强迫症的外科治疗。我们希望能提前为医生提供一个客观的辅助评估，看看这个手术治疗是否是最好的方案，以及这个病人康复的可能性。
用脑电地形图评价强迫症的外科治疗效果
事实上，无论是在基础科学研究还是在临床领域，目前仍有许多治疗或调节脑功能的技术手段。
让我给你举个例子。早在1930年，我们就用冰锥刺激一些治疗大脑前额叶皮层损伤的尝试。当时它实际上是作为一种外科治疗方法引入的。
冰锥疗法的前身是切除前额叶的技术。当时，由于人们对神经科学了解不够，前额叶切除术在精神病人的治疗中非常流行，给一代精神病人带来了噩梦。1945年，科学家改进了这项技术，开发了冰锥疗法。接受这种治疗后，许多病人变得沉默寡言，失去了他们的个性。前额叶切除术被授予1949年诺贝尔奖，这被称为诺贝尔奖的“黑色历史”。
现在已经开发出更多的非侵入性磁刺激和电刺激来调节大脑功能。
让我给你举个例子。这就是通常所说的大脑起搏器。我们都知道有心脏起搏器。那么大脑起搏器的用途是什么？
视频显示了一个典型的帕金森氏症患者，他有典型的手部震颤症状，在颤抖时无法完全控制。然后通过在特定的大脑区域植入这样一个大脑起搏器，也就是一个电极，我们称之为脉冲发射器或程序器的东西将被安装在他的胸部。程序员将产生一定的电流，以一定的幅度和频率刺激大脑区域。
安装设备并打开后，我可以看到同一位患者的手可以在瞬间进行一些非常精细的运动功能控制，效果立竿见影。因此，它现在被广泛应用于临床。例如，北京和上海资质相对较好的甲级医院可以开展这种手术治疗。
最近，我们还与上海交通大学附属瑞金医院合作了一个可能会引起许多人兴趣的项目。临床上，有一种缩小胃的方法。每个人都知道缩小胃的尺寸可以减轻体重。也许许多人认为这纯粹是一个外围问题，与大脑无关。
然而，你有没有想过这个问题？大脑不知道你的胃有多大。例如，为什么我能吃到一定程度就停止吃东西？事实上，在进食过程中，你会分泌一些荷尔蒙或生化信号，这些信号会被发送到你的大脑，然后你就停止进食。
这个信号有一个延迟，这就是为什么你会吃东西并坚持。如果没有延误，你将立即停止。我们会发现，这种研究通过胃收缩、缩小胃，会引起非常显著的激素分泌和肠道菌群的变化，这些变化会向大脑发送信号来调节你的饮食习惯。
胃收缩
众所周知，人们很难控制自己的食欲。例如，我忍不住吃鸡腿。我们为什么研究它，当然是希望将来有可能不需要做物理手术。如果我们证明背后有这样一种分子机制或某种细菌，它能向大脑发送减肥信号，难道减肥就不可能吗？
刚才提到的肠道菌群也是一种神经调节手段，可以调节人的睡眠和情绪。已经有科学实验证据表明，连续几周每天吃酸奶会改变与大脑情绪相关的大脑区域的活动，这可以减轻你的焦虑，提高你的幸福感。
然后是一种与每个人的日常生活密切相关的冥想。科学界也有思维训练。它可以调节和控制一些大脑功能活动。
沉思
举个例子，哈佛医学院的一个研究小组在2019年进行了一项实验。他们通过两天的冥想训练和正念训练发现，它可以消除受试者对恐惧记忆的影响，比如压力后创伤反应(PTSD)，这是一种非常普遍的应用。当我在美国做博士后时，我了解到创伤后应激障碍实际上是美军伤亡的最大原因，而不是战场伤害。
从上图可以看出，黄色实际上与记忆有关。冥想可以有效调节海马体和前额叶皮层与记忆相关的一些活动，以减少焦虑或负面记忆的影响。
还有另一种神经调节方式——聊天。在临床过程中，我们有一个专业术语叫认知行为疗法，认知行为训练。例如，当我今天早上起床时，最近有太多的事情，我的头脑一片混乱。我使用了一种语言治疗方法，也就是说，我可以通过与专业人士聊天，将你的大脑整理成一种更有规律的状态。
还有一种叫做团体疗法的团体疗法，这也是一种很好的通过小组对话和聊天来调节和控制神经的方法。
王政上台演讲
尽管这些神经控制技术广泛应用于临床或基础科学研究，但我们不得不承认，这些技术背后的一些工作原理及其应用场景仍处于探索阶段。
这也是为什么我们的实验室想要使用非灵长类动物模型来研究不同神经调节技术背后的工作原理。
举个例子，2016年发表在《自然》杂志上的一篇文章说，将植入类似于刚才的大脑起搏器的装置，让瘫痪的猕猴恢复行走。
非灵长类动物模型研究神经调节机制
然后我们的实验室也可以做类似的研究，比如训练恒河猴做一些行为练习。
你可以看视频。这只猴子正坐在猴椅上。然后它的手控制着操纵杆。它可以左右摇摆。白点是它控制的操纵杆，蓝色方块是它的目标。它需要操纵白点来跟踪蓝色方块。
经过几个月的训练，猕猴成功地完成了这项任务。我们更关心的是是否有任何方法能使它学得更快，是否能提高它任务的准确性。
所以在它的任务过程中，我们把它推进磁共振成像设备，看它在执行任务时哪个大脑区域在执行任务中起作用。一些初步的实验结果表明，前额叶皮层的这些大脑区域非常活跃，这表明这些大脑区域在执行这些功能时将发挥非常好的作用。
最后，我想说的是，因为这些技术可以有效地增强个人的功能和改善他的行为，所以它也在各个领域引起了广泛的关注。
例如，美国国防研究局的Darpa早在2013年就启动了TNT项目，目标是神经调节技术，以便有选择地、有针对性地探索和改善人类功能。
这是每个人的另一个例子。2015年，《科学》杂志发表了一篇关于经颅电刺激可以改善人们记忆的文章。
定向神经可塑性训练
这是一个非常吸引人的场景，我们可以想象:我们的学生将在两天内参加考试，我记不起这些知识，我可以先进行经颅电刺激，然后去学习，我可以更快地记住这些东西吗？
这是一个美好的愿望，但仍有许多事情需要我们去解决。这些吸引人的场景也带来了一些问题，比如这些技术是否会被滥用？事实上，有一个非常现实的问题——许多技术被应用，但是它们背后的许多基本工作原理是未知的。
虽然刚才提到的经颅电刺激已经发出了正式的实验证据，证明它可以改善记忆，但为什么不能在社会上广泛推广呢？
由于人与人之间的个体差异较大，实验数据的覆盖范围有限，这种技术目前可能只适用于一小群人，或者只适用于一个特定的场景，还远远没有被广泛推广。
王政上台演讲
因此，在这种情况下，从事科学研究的人一般都处于保守状态。我们希望彻底分析这件事背后的原理，然后使它得到广泛应用。但是现在因为需求太大，所以很多人都等不及了。
除了这些问题，还有一些我们无法想象的伦理问题。一个实际的例子:我们正在与瑞金医院合作，使用大脑起搏器来治疗一个物质成瘾的病人。治疗非常成功，但结果出乎意料。
在病人植入DBS装置后，他的毒瘾得到了很好的控制，他几乎可以恢复正常的生活和工作。
然而，他认为在植入装置后他有一把保护伞，所以他又去吸毒，又一次用药过量，导致他的生命损失。
说实话，这个结局有点超出我们的想象。我们以为我们已经提供了一个工具来缓解他的担忧，但事实上他却用这个东西来肆无忌惮地释放自己，以为我系上安全带就能开150多英里。结果就是这样一个结局。
更多关注微信公众号：jiuwenwang
