财新传媒
位置:博客 > 达沃斯博客 > 塑造我们未来的五项大脑技术

塑造我们未来的五项大脑技术

*原文刊载于世界经济论坛博客,转载请注明来源并附上原文链接

破解大脑工作机制并围绕它建立新型经济体的竞赛已经吹响号角。当今的伟大企业家——如保罗·艾伦(Paul Allen)、杰夫·霍金(Jeffrey Hawkins)和李彦宏——都坚信,脑科学可以改变我们的生活。百度创始人李彦宏最近力劝中国政府启动中国大脑计划,以将神经科学应用于医学诊断和商用机器人等多个领域。

虽然有些应用似乎非常遥远,但也有许多比你可能意识到的更近。下面介绍五项新兴的大脑技术,为大家展示脑科学的未来前景。

  1.心智绘图

科学家们知道,我们的神经回路与正常行为之间存在着错综复杂的联系——在出现神经系统疾病的情况下,还与行为出错的方式有着内在关联。一项史无前例的全球行动已开始给大脑的功能性和结构性连接绘制地图,并了解这些大脑地图在阿尔茨海默症及精神分裂症等疾病中是如何变化的。如今,有些脑部扫描技术已经能够在临床症状出现之前十余年检测到阿尔茨海默症斑块的早期症状,还有一些脑部扫描技术能够显示脑死亡患者的意识模式

 

2.类脑计算机

 

 

其设计受到脑科学影响的下一代计算机可以像人类大脑新皮质(大脑的一个区域,被称为智力所在地)一样进行推理、预测和反应。皮质计算算法已经展示出解决现代CAPTCHA全自动区分计算机和人类的图灵测试,广泛用于区分人类与机器的一种测试)的能力。有些基于大脑回路的算法能够识别图片,且其成功率与猕猴相当。最近,中国的一种智能计算机程序在一项智商测试中取得了高于许多人类成年人的得分。而IBM的超级计算机沃森(Watson),继成功筛选数以百万计的医疗记录和数据库之后,已经开始帮助医生为有复杂需求的患者选择治疗方案。接下来:IBM将致力于研发大脑激发神经突触芯片(brain-inspired SyNAPSE chips,这种芯片更为省电,且拥有高于其他芯片的计算能力。由于这些程序和芯片能够更好地预测行为,它们将扩展人类的认知能力,并模糊人与机器之间的界线。 

 

3.脑修复技术,患者的福音

随着我们对大脑的了解不断加深,我们控制大脑及开发利用大脑网络的能力也在不断提高。大脑和机器之间的直接连接——俗称的脑机接口(BCI——已经开始让瘫痪患者能够执行一些简单的任务,如将想法转变成电子邮件或者移动手臂拥抱亲人。还有一些技术能够将外部世界的信息直接发送至大脑,使听力视力受损的患者能够听到周围的声音和看到周围的景象。而深部脑刺激技术可以缓解帕金森综合症的震颤症状,并让癌症患者暂时摆脱顽固性疼痛。不同于纯粹的机械假肢,美国国防部高级研究计划局(DARPA)的革命性修复Revolutionizing Prosthetics项目正努力研发由神经控制的机械臂,让截肢者拥有近乎自然的运动和感觉功能。随着修复技术的不断发展,它们将不断改善各种病症患者的生活

4.适用于普通人的大脑接口

脑连接设备不仅有望改变生理或神经系统疾病患者的生活,还可以在汽车、教育、游戏和安全行业中加以应用。澳大利亚研发的注意力驱动车(attention-powered car使用实时传感器来监测驾驶员的注意力集中程度,并在检测到驾驶员疲劳或分心时减慢车速。Brainpal是新加坡研发的一款脑机接口赛车游戏,可以利用神经反馈(也称为电子或脑电图反馈)来帮助提高玩家的注意力。脑控无人机已经问世。而能够大幅提高工厂工人的力量和绩效的脑控外骨骼也即将面世。   

5.自动化脑测试   

著名风险投资家维诺德·科斯拉(Vinod Khosla)预测,技术将为医生节省80%的决策时间。如今,便携式设备和手机应用程序已经能够对各种轻微疾病进行诊断、跟踪、甚至治疗——尽管它们还无法取代医生。NeuroPace公司研发的RNS系统可以通过连续监测脑部放电活动,检测癫痫病的早期症状,并通过给予短时间的电脉冲,减少顽固性癫痫患者的发作风险。头盔和护颈可以测量脑震荡的位置、频率和严重程度,帮助减少运动员的长期脑损伤。而新的移动应用程序使得患者能够实时跟踪其认知力情绪甚至步态,并将其大脑健康报告发送给医生。将来某一天,我们是否能拥有一台可连接到智能手机上的大脑扫描仪呢?(提示:适用于智能手机的移动心电图已经面世。)

 有人说,与其说未来学家在预测未来,不如说未来学家在推动着我们走向更美好的未来。实现这些新兴技术的美好前景取决于坚持不懈的研究和源源不断的资助。我们正在开展的一系列在研项目,如艾伦研究所大脑图谱和细胞类型项目脑计划人类大脑计划蓝脑计划以及中国大脑计划,不仅是为增进人类对大脑工作机制的了解铺设道路,也是为利用相关发现来推动社会进步的技术发明奠定基础。

 

作者:穆拉利·多雷斯瓦米教授,现任美国杜克大学医学中心神经认知障碍项目主任兼杜克大学脑科学研究所首席研究员。此外,他还是全球议程理事会大脑研究专题小组理事。他希望谨此向兰加·克里斯南(Ranga Krishnan)、阿贾伊·维尔玛(Ajay Verma)、托马斯·因塞尔(Thomas Insel)、艾伦·琼斯(Allan Jones)、Geoffrey LingI-Han Chou及莫汉·切鲁库里(Mohan Chilukuri)等多位医生致以谢意,感谢他们提供宝贵的意见。

 



推荐 7