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大腦刺激技術(shù)如何獲取你腦中的“秘密”？

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年12月13日 18:01

近年來，大腦刺激技術(shù)（Brain stimulation technologies）正受到越來越多的關(guān)注。作為人體最重要的器官，大腦肩負(fù)著調(diào)節(jié)機體功能的重任，同時也是意識、精神、語言、學(xué)習(xí)、記憶和智能等高級神經(jīng)活動的物質(zhì)基礎(chǔ)。在探索大腦奧秘的過程中，科學(xué)家們不僅僅是停留在了解大腦的結(jié)構(gòu)和功能層面上，而是更進一步，希望借助相關(guān)技術(shù)改變大腦的神經(jīng)活動。

相關(guān)歷史記錄顯示，在公元47年左右的美索不達(dá)米亞就有人使用電鰻的生物電來調(diào)節(jié)疼痛以及治療關(guān)節(jié)炎、頭疼等；而第一例記錄在案的為病人實施的腦部電流刺激，是美國醫(yī)生Roberts Bartholow在1874年進行一場開顱手術(shù)時，對病人大腦皮質(zhì)進行了電刺激并誘發(fā)了癲癇。

經(jīng)過百余年的發(fā)展，大腦刺激技術(shù)已不是陌生事物，同時，隨著技術(shù)的發(fā)展，一些新的可能性也正在被激發(fā)。近期，在英國倫敦的一場科學(xué)會議上，包括神經(jīng)科學(xué)家、腦外科醫(yī)生、精神病學(xué)家和倫理學(xué)家等，都在熱烈討論利用磁脈沖或電脈沖改變大腦運作方式的最新技術(shù)。

這項技術(shù)其中一類工具的工作原理是將一個裝置放在人的頭上，另一類方法包括切割人的頭骨，將針狀電極插入大腦深處。在這兩個極端之間還有很多方法，科學(xué)家們?nèi)栽诹私馑鼈兊倪\作方式，以及如何更好地使用它們。與此同時，一些人正在生成關(guān)于個人大腦的大量數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)有可能在法庭上被用來“對付”他們。

圖：pixabay

我們已經(jīng)知道，大腦刺激可以幫助一些對藥物沒有反應(yīng)的帕金森病和抑郁癥患者。但這次會議上的科學(xué)家們正在突破界限，他們中的一些人正在探索大腦刺激治療強迫癥、酒精和物質(zhì)使用障礙、中風(fēng)恢復(fù)，甚至長期新冠肺炎。而另一些人正在研究如何增強健康大腦的工作方式，無論是通過改善我們的記憶力，還是幫助我們變得更警覺或更擅長數(shù)學(xué)。

大腦刺激技術(shù)正在迅速發(fā)展，而且我們已經(jīng)做好了準(zhǔn)備，在未來幾年里，至少有一些形式會成為醫(yī)學(xué)的主流。一些新近的技術(shù)評論文章介紹了相關(guān)技術(shù)的進展，其中一個是記錄和分析人們大腦中大量數(shù)據(jù)的能力。曾幾何時，這項技術(shù)的實現(xiàn)幾乎是無法想象的，到了現(xiàn)在，對于患有嚴(yán)重或無法治愈的癲癇的患者來說，在他們的大腦中植入電極一周或更長時間是非常常規(guī)的操作。這使得醫(yī)生能夠找出他們的癲癇發(fā)作從大腦的哪個部位開始，因此外科醫(yī)生可以切除那部分腦組織并停止癲癇發(fā)作。

如今，神經(jīng)科學(xué)家還可以使用基于AI的工具來幫助理解收集的其他數(shù)據(jù)。例如，這可能有助于我們弄清楚當(dāng)我們休息、聊天或吃飯時大腦在做什么。一個團隊的研究數(shù)據(jù)顯示，大腦似乎在相對穩(wěn)定和混亂的時期之間循環(huán)。

將電極植入大腦也可以幫助我們理解其他疾病。以抑郁癥為例，多個研究團隊正在調(diào)查大腦深層刺激是否能幫助那些嚴(yán)重癥狀的人，這些癥狀不能用典型的抗抑郁藥治療，甚至不能用電驚厥療法等最后手段來治療。最尖端的方法涉及所謂的“閉環(huán)”設(shè)備。這些設(shè)備的設(shè)計目的是記錄大腦中發(fā)生的事情，然后只有當(dāng)人們看起來可能會變得更糟時，才會發(fā)出一股電流。

還有一種趨勢是遠(yuǎn)程大腦刺激療法，可以在給在家中的人們提供治療，同時將他們的大腦記錄發(fā)送到醫(yī)生的辦公室。不過，這兩種方法都涉及收集、存儲和共享大腦數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可能會揭示大腦在任何給定時間的狀態(tài)，并提示人們當(dāng)時正在做什么或感覺什么。

圖：pixabay

“這會成為一個問題嗎？”在加拿大渥太華大學(xué)神經(jīng)科學(xué)研究法律、倫理和政策問題的詹妮弗·錢德勒說道，“這取決于如何使用這項技術(shù)?！?/p>

錢德勒強調(diào)了羅斯·康普頓的案件，他在2016年被控?zé)龤Ф砗ザ碇莸募視r，使用了自己的心臟數(shù)據(jù)?？灯疹D聲稱，他半夜醒來時發(fā)現(xiàn)自己的房子著火了，匆忙抓起幾件物品，打碎了一扇窗戶，然后逃走了。

但在當(dāng)局在他的衣服和鞋子上發(fā)現(xiàn)汽油痕跡后，他們發(fā)布了搜查令，允許執(zhí)法部門扣押他的心臟起搏器收集的數(shù)據(jù)。一位心臟病專家作證說，鑒于康普頓的心臟健康狀況，他不太可能迅速將物品運出家門。

錢德勒警告說，從一個人的大腦中提取的記錄也可以使用在類似的途徑。她回憶說，去年夏天，一家制造大腦設(shè)備的公司的人告訴她，執(zhí)法部門要求從癲癇患者大腦內(nèi)的植入物中獲取錄音。這個人被指控襲擊了一名警察，但大腦數(shù)據(jù)證明，當(dāng)時他只是癲癇發(fā)作。

雖然數(shù)據(jù)為那個人解除了控訴，但類似的數(shù)據(jù)記錄也可以很容易地被用來“對付”其他人。例如，神經(jīng)記錄甚至可以表明，車禍中的駕駛員是否警覺或?qū)Ｗ⒂诘缆贰?/p>

目前還不清楚未來刑事司法系統(tǒng)將如何使用這些記錄數(shù)據(jù)。但鑒于我們在該領(lǐng)域看到的研究和技術(shù)進步的爆炸式增長，現(xiàn)在就開始思考其用途以及如何保護大腦數(shù)據(jù)非常重要。

大腦刺激技術(shù)包括超侵入性（腦外科醫(yī)生將電極插入大腦）到非侵入性（磁鐵穿過顱骨）等。但即使是非侵入性的形式，也能引起大腦以及我們的思維和感覺的某種變化。所以它們可能比我們想象的更具侵略性。

一種“記憶假體”植入物似乎可以改善腦損傷患者的記憶力。該設(shè)備的設(shè)計目的是模仿我們大腦通常在海馬狀結(jié)構(gòu)中形成記憶的方式。正如去年的一個報道，一種非侵入性的大腦刺激方式，通過一個游泳帽的電極發(fā)出柔和的電脈沖，似乎可以改善老年人的記憶力。

植入抑郁癥患者大腦的電極有助于我們更好地理解和治療抑郁癥。一個團隊使用了一組電極來開發(fā)一種“情緒解碼器”，該解碼器被設(shè)計用來判斷一個人何時進入抑郁狀態(tài)并幫助扭轉(zhuǎn)抑郁狀態(tài)。

當(dāng)然，技術(shù)快速發(fā)展的同時，我們也應(yīng)該有所警惕，因為這些大腦數(shù)據(jù)如果落入錯誤的人手中，也將帶來不可估量的危險。但不管怎樣，這些技術(shù)的發(fā)展總是能讓腦科學(xué)界為之振奮。

在過去一個多世紀(jì)里，多項諾貝爾獎涉及腦科學(xué)和神經(jīng)科學(xué)的相關(guān)技術(shù)。目前全球多個主要國家也都推出了腦研究計劃。毫無疑問，腦科學(xué)在21世紀(jì)甚至22世紀(jì)都會是最前沿的科學(xué)領(lǐng)域之一。在認(rèn)識大腦、維持大腦健康、發(fā)展類腦智能這三大方向上，也涌現(xiàn)出很多科學(xué)成果，這一點從歷年的《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術(shù)”評選就能看出。

2006年入選“全球十大突破性技術(shù)”的“彌散張量成像”(DTI) 技術(shù)通過追蹤大腦中水分子擴散的方向來繪制其中軸突的分布和走向，讓我們得以一窺大腦中神經(jīng)元之間傳輸電信號的腦白質(zhì)的真容，這一大腦成像技術(shù)的重大進展加深了我們對大腦運作方式的認(rèn)知。

2008年入選“全球十大突破性技術(shù)”的“神經(jīng)連接組學(xué)”則是通過熒光蛋白等技術(shù)給大腦的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)進行染色，從而嘗試為神經(jīng)系統(tǒng)中收集、處理和存儲信息的錯綜復(fù)雜的神經(jīng)回路創(chuàng)建物理映射，方便直接觀察。這一技術(shù)大大提高了科學(xué)家觀察大腦的“圖像分辨率”，使得他們可以在“大腦線路圖”中一目了然地觀測信息是如何在大腦的不同區(qū)域、不同神經(jīng)元以及不同突觸之間傳輸?shù)?，進而研究各種發(fā)生機制，以及精神類疾病、神經(jīng)系統(tǒng)疾病究竟是哪些線路出錯導(dǎo)致的缺陷。

2014年入選的“大腦圖譜”則是受益于偏振光成像技術(shù)的發(fā)展而產(chǎn)生的腦神經(jīng)科學(xué)突破。同樣是在歐洲的人類大腦計劃 (HBP) 的資助下，一個由德國和加拿大科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)的研究小組花了十年的時間制作了一個大腦的三維圖集，構(gòu)建了一個支持在其中自由游走、放大、縮小以查看細(xì)節(jié)的高精度“數(shù)字大腦”，可以讓科學(xué)家非常清晰地看到完整腦組織內(nèi)細(xì)胞和神經(jīng)纖維的排列以及神經(jīng)元、神經(jīng)回路的空間結(jié)構(gòu)，其分辨率達(dá)到了此前這類圖集的50倍。

在過去20余年里，《麻省理工科技評論》“全球十大突破性技術(shù)”榜單收錄了包括腦科學(xué)在內(nèi)的多項前沿科學(xué)技術(shù)，如今榜單也已伴隨我們走過22載光陰，超200項的突破性技術(shù)正如一部前沿科技發(fā)展史，記錄了時間長河中那些閃閃發(fā)光的技術(shù)靈感和科技突破。

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原文作者：杰西卡·哈姆澤魯

原文標(biāo)題：How your brain data could be used against you

網(wǎng)址: 大腦刺激技術(shù)如何獲取你腦中的“秘密”？ http://www.u1s5d6.cn/newsview497997.html