大腦植入1024個(gè)電極，我們離“虛擬視覺(jué)”還有多遠(yuǎn)

關(guān)于“缸中之腦”的科幻作品層出不窮，例如《黑客帝國(guó)》中，男主角一開(kāi)始就被培養(yǎng)在營(yíng)養(yǎng)液中，所有感官都來(lái)自電刺激，生活在一個(gè)完全由計(jì)算機(jī)模擬出的虛擬世界中。

　　現(xiàn)在，我們離這樣的“虛擬世界”越來(lái)越近了。最近，科學(xué)家在獼猴大腦中植入電極，通過(guò)電刺激神經(jīng)元，成功地讓猴子感知到視覺(jué)信息。當(dāng)然，這不是什么瘋狂科學(xué)家的邪惡計(jì)劃，他們希望這種方式最終能幫助盲人重見(jiàn)光明。

　　在大腦中，找到視野的對(duì)應(yīng)點(diǎn)

　　說(shuō)到視力，大家會(huì)先想到眼睛。實(shí)際上，大腦中的視覺(jué)皮層才是我們體內(nèi)最大的視覺(jué)器官。視覺(jué)皮層占了大腦皮層約 1/4 的面積，可以對(duì)眼睛接收到的光信號(hào)進(jìn)行處理，讓我們能夠“看到”這個(gè)世界，分辨出視野中物體的形狀、顏色、運(yùn)動(dòng)。

　　視野中的物體經(jīng)過(guò)眼睛，在視網(wǎng)膜上形成一個(gè)倒立的實(shí)像，而視網(wǎng)膜上的視野和初級(jí)視覺(jué)皮層之間則存在拓?fù)鋵?duì)應(yīng)的關(guān)系。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，視野中的一個(gè)位置，對(duì)應(yīng)視網(wǎng)膜上的一個(gè)位置，同時(shí)也對(duì)應(yīng)著初級(jí)視皮層上的一個(gè)位置。如果視野中的兩個(gè)位置比較接近，這兩個(gè)位置在視覺(jué)皮層上的對(duì)應(yīng)位置往往也比較接近。在人和非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物上，視覺(jué)皮層和視網(wǎng)膜之間的這種對(duì)應(yīng)關(guān)系更加精細(xì)。

　　讓猴子產(chǎn)生虛擬的幻覺(jué)

　　上周《科學(xué)》雜志的一項(xiàng)研究中，來(lái)自荷蘭神經(jīng)科學(xué)研究所的研究團(tuán)隊(duì)在健康獼猴的視覺(jué)皮層植入了 1024 個(gè)電極。這些電極大致覆蓋了視野右下方 1/4 范圍所對(duì)應(yīng)的視覺(jué)皮層區(qū)域，并且深入進(jìn)皮層內(nèi)部，不僅可以記錄神經(jīng)元的活動(dòng)，還能對(duì)電極周邊的神經(jīng)元進(jìn)行精細(xì)的刺激。

　　1024個(gè)電極被排列成16個(gè)陣列，植入在視覺(jué)皮層 | 參考資料

　　在測(cè)量了神經(jīng)元和視野位置之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系之后，研究人員直接對(duì)視覺(jué)皮層上的具體區(qū)域進(jìn)行精細(xì)的電刺激，成功讓猴子產(chǎn)生了視幻覺(jué)——這些猴子事先經(jīng)過(guò)訓(xùn)練，當(dāng)屏幕上出現(xiàn)光點(diǎn)時(shí)，會(huì)把視線移動(dòng)到光點(diǎn)的位置。研究人員對(duì)獼猴的視覺(jué)皮層具體區(qū)域進(jìn)行刺激時(shí)，也預(yù)設(shè)了視野里對(duì)應(yīng)的位置；而受到刺激的獼猴，果然將視線移動(dòng)到了研究人員預(yù)設(shè)好的視野位置上。

　　接下來(lái)，他們嘗試讓獼猴出現(xiàn)更復(fù)雜的視幻覺(jué)，比如看得到物體運(yùn)動(dòng)的方向、分辨“T”和“L”兩個(gè)字母；結(jié)果，猴子都表現(xiàn)出了符合預(yù)期的視幻覺(jué)，可以識(shí)別物體的位置、形狀和運(yùn)動(dòng)情況。

　　這種由電刺激產(chǎn)生的感官信息被稱為“神經(jīng)義肢”，有潛力應(yīng)用在眼睛、視網(wǎng)膜、視神經(jīng)受損但視皮層完好的視力障礙者上。但對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，目前技術(shù)所能達(dá)到的精度還是太低，無(wú)法在人腦上給出足夠精確的視覺(jué)；并且，人腦有更大的視覺(jué)皮層和更多的褶皺，電極的植入更有挑戰(zhàn)性。同時(shí)，如何將設(shè)備無(wú)線化，長(zhǎng)期植入人腦的電極如何解決生物相容性等，也都是需要考慮的問(wèn)題。

　　那么問(wèn)題來(lái)了——正在讀這篇文章的你，會(huì)否也只是一個(gè)缸中之腦，受電刺激看到了眼前的文字呢？