文/陳根

1976年，加州大學(xué)洛杉磯分校的雅克·維 達(dá)爾（Jacques J. Vidal）提出了腦機(jī)接口技術(shù)。簡(jiǎn)單來說，腦機(jī)接口技術(shù)就是在大腦和外部機(jī)器之間構(gòu)建接口和互聯(lián)通路，以實(shí)現(xiàn)信息的直接交換。腦機(jī)接口作為前沿科技研究的熱點(diǎn)技術(shù)，一直頗受業(yè)界關(guān)注。

事實(shí)上，這樣的技術(shù)早在1999年的經(jīng)典科幻電影《黑客帝國》中就已經(jīng)出現(xiàn)。通過在腦后插入一根線纜，人們就能夠暢游計(jì)算機(jī)世界；只需一個(gè)意念人們就能改變“現(xiàn)實(shí)”；學(xué)習(xí)知識(shí)不再需要通過書本、視頻等媒介，也不需要再花費(fèi)大量時(shí)間，只需直接將知識(shí)傳輸?shù)酱竽X當(dāng)中即可。

落回到技術(shù)層面，目前的“腦機(jī)接口”主要分為植入式和非植入式兩大類。植入式和非植入式兩種方式都各有優(yōu)劣，植入式更精確，可以編碼更復(fù)雜的命令，比如三維運(yùn)動(dòng)，但手術(shù)創(chuàng)傷不可避免；非植入式電極這種頭皮貼片雖然方便，無需開顱植入，但是能探測(cè)到的腦電信號(hào)范圍和精確度有限。

而現(xiàn)在，一種新的技術(shù)，既無需植入設(shè)備，也無需貼片式的非植入設(shè)備，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大腦的操控。這項(xiàng)技術(shù)來自斯坦福大學(xué)，研究人員通過一定的技術(shù)手段，使用特殊光線照射小鼠頭部，開啟它的“運(yùn)動(dòng)模式”——老忍不住想轉(zhuǎn)悠。

而其原理，就是所謂的“光遺傳學(xué)”，，具體指將外源（并非體內(nèi)自然產(chǎn)生的）光敏蛋白基因?qū)肽X細(xì)胞中，讓腦細(xì)胞在細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)上表達(dá)出光敏蛋白。然后，再用特定波長(zhǎng)的光去照射這些細(xì)胞，就能控制光敏感蛋白的激活和關(guān)閉，從而激活或抑制大腦中的神經(jīng)元，達(dá)到“控制腦細(xì)胞”的目的。

不過，這項(xiàng)技術(shù)一直有個(gè)缺陷——必須安裝光學(xué)植入設(shè)備，顱骨上還要插根光纖系帶。而在最新的這項(xiàng)研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種近紅外光，也就是1000-1700nm的近紅外二區(qū)波段，這種光能在高度散射的腦組織中，保持較高的穿透性。

同時(shí)，研究人員通過生物體內(nèi)一種叫做TRPV1的蛋白質(zhì)——這是一種辣椒素（產(chǎn)生灼燒和痛感的東西）受體，也就是一種會(huì)對(duì)熱和疼痛產(chǎn)生反應(yīng)的離子通道蛋白，也就是對(duì)熱以及疼痛非常敏感。用包裹TRPV1的腺病毒轉(zhuǎn)染目標(biāo)神經(jīng)元，也就是將DNA、RNA或蛋白質(zhì)引入細(xì)胞，這賦予了小鼠在紅外光譜中的視覺能力。此外，研究人員還設(shè)計(jì)了一種“傳感器”分子，叫做MINDS，專門用來吸收和放大紅外光。

基于此，研究人員們先是在小鼠大腦運(yùn)動(dòng)皮層一側(cè)神經(jīng)元中添加TRPV1通道，再注入MINDS分子，最后觀察小鼠的行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當(dāng)圍欄上方1m處的紅外燈被打開時(shí)，一開始只在小范圍活動(dòng)的小鼠，立刻開始繞圈，大幅增加活動(dòng)范圍。而對(duì)照組的小鼠卻沒有這種反應(yīng)。

也就是說，近紅外光對(duì)小鼠的大腦運(yùn)動(dòng)細(xì)胞的刺激奏效了，這或許于將被更多用于疾病、如阿爾茲海默癥的治療中，但這也為腦機(jī)接口的突破提供了現(xiàn)實(shí)的想像。