科学家研制新型脑神经设备 欲“读懂”霍金大脑

　　过去30年里，患有运动神经疾病的英国物理学家斯蒂芬·霍金一直用残存的肢体能力，表达这颗世界最聪明大脑里的所思所想。但眼下，随着身体机能不断衰退，一切奥妙的思想可能都要永久封存在这颗大脑里了。

　　全球的科学家可不允许这样糟糕的情况发生。“现在他正和不同团体合作，研究新的技术。”负责管理霍金沟通设备的助理约瑟夫·伍德对中国青年报记者说，“这些技术都代表着科学发展的方向，将为人类的通讯带来新希望。”

　　最引人注目的莫过于一套名为“iBrain”的脑神经设备。它由美国脑神经科学家飞利浦·娄领头研发，眼下正针对霍金开展实验。

　　“希望有一天霍金能够绕开残障的身体，仅靠‘想法’就能与外界沟通。”他说。

　　从外形上看，“iBrain”酷似一条简约的黑色头带，上面安装了火柴盒大小的传感器，“比一盒香烟还轻”。它的重要使命是检测脑电波，了解人们“正在想什么”。

　　尽管实验结果目前仍未正式发布，但娄对“心想事成”的前景雄心勃勃。“我们已经发现，当霍金教授正在想某些东西时，设备可以检测出来。”这位美国科学家说，“这实在太令人兴奋了，这意味着那些瘫痪的、不能与外界沟通的人，可能很快会得到帮助。”

　　我们可以精确地描绘霍金的大脑里正在发生什么

　　当娄带着iBrain设备来到霍金位于剑桥大学的办公室时，这位有“宇宙之王”之称的英国科学家面无表情。他一动不动地躺在轮椅上，头向左歪斜着，全身唯一还能运动的，只剩下右眼下方的脸颊肌肉。

　　过去几年来，这一小块肌肉成了霍金与外界沟通的唯一工具。他的眼镜镜框上挂着一个小小的红外线感应器，感应器又连着他的电脑。只要动一动脸颊，霍金就可以操作电脑上为他定制的一份特殊菜单。“他可以独立地回复邮件，与别人聊天，上各种网页。”伍德说。

　　娄想到的却是另一种完全不同的沟通方式。他小心翼翼地为霍金佩戴上iBrain头带，让后者“想象自己正在将右手握成一个拳头”。

　　“当然，他的手已经不能真的运动了，但他大脑的皮质运动区依然会发布命令，在脑中产生电波。”娄解释说，人脑细胞多如繁星，约有1000多亿个，为了完成某项指令，细胞之间互相发布信号进行沟通，而iBrain能够检测出信号的变化。

　　这项实验自去年夏天就已启动。娄反复让霍金想象自己正在操作不同的动作， 同时一一记录下与霍金“某个想法”相配对的脑电波信号，实验结果将汇聚成一个“超级庞大的脑电波数据库”。

　　“我们想看看霍金的大脑能不能产生持续稳定的信号模式，以便用电脑将这些信号翻译成一个字母，一个单词，或者一个命令。”娄说。

　　事实上，这样的沟通方式在脑神经科学界早已不是神秘技术。清华大学专攻神经工程学的教授高小榕介绍，这种技术意味着“直接从大脑提取信号，去控制人体外部各种各样的电子设备”，被称为“脑机接口”。最早的研究起步于上世纪70年代的美国。

　　2005年，清华大学也向公众展示了一项奇特的机器狗实验。人们只需坐在椅子上，光凭自己的大脑就能控制身边一只机器狗的运动，“人想着左手运动，狗就往左边走，想着右手运动，狗就向右边走”。

　　背后的原理其实并不玄妙。实验时，人们戴上一个附有传感器的头罩，头罩连接着一台计算机，计算机又连接着机器狗。人们只要“想一想”，计算机便可以读取到相应的脑电波，将脑电波翻译后，再向机器狗发出指令。

　　不过，要让计算机读取清晰的脑电波，人们还得先接受培训，学习“怎么想”。高小榕说，由于不同人控制大脑的能力有差异，有的人只需半小时就能学会控制机器狗，有的人则要花几个小时。

　　在英国剑桥，娄让前往采访的《纽约时报》记者一同参与实验，想象某样东西，结果发现“霍金比记者做得好很多”。“霍金的大脑拥有特别厉害的专注能力。”娄说。

　　对于脑电波，高小榕介绍，目前国际上的观测水平还只能读取“粗糙的想法和意图”，比方说人们想移动左手、右手、双脚或者舌头，但还不能检测出例如“我想喝杯茶”这样具体的信息。

　　部分原因是由于大部分的检测仪器都置于头皮以外，离大脑的信号发射源很远。“这就像你站在大礼堂的外面，却想听清楚大礼堂里头到底谁在说话。”高小榕比喻说。

　　但娄希望打破这个限制。早在攻读博士学位时，他已经设计出一套算法，用于“翻译”这些相对微弱的脑电波。利用这套算法，娄可以将霍金的脑电波变成一张形象的“大脑活动地图”，追踪霍金具体的想法。

　　“有了这套算法，还有脑电波数据库，我们就可以精确地描绘霍金的大脑里正在发生什么。”娄对中国青年报记者说。通过之前的实验，他已经发现iBrain可以检测出人们一些具体的想法，“比方说一个人正在想象自己在家里，看着睡床”。

　　对于实验结果，娄目前不愿透露太多。他计划在今年7月，与霍金一同出席在剑桥大学举办的一个神经科学大会，公布他从霍金大脑中得到的所有数据。“很长时间以来，人们都以为不能从人脑中读取精确信息，但事实是，我们正在证明，这是可以做到的。”娄说。