2019年01月24日 | 大脑植入电极的是非功过

大脑和电，这两个词结合到一起总会给人不好的联想，比如“杨教授”之类的。

然而如果我们平心静气地观察一下医学史，会发现现代医学不仅掌握了电击大脑的正确使用方式，甚至更进一步，开始尝试在人类大脑中植入电极，进行长时间放电。

从上世纪80年代末开始，生物科学发现用电流刺激脑组织，可以对人类的各种心理、生理技能产生影响。肌体功能、意识、记忆，语言能力，甚至性格，都可能在脑垂体被电流刺激下发生某种改变。

这种现象到底是什么原理，至今也没有完美的答案。而与粗暴的“戒网瘾电击”相比。动物实验表明，通过开颅手术在脑中植入电极，在大脑特殊部位激发1~5V的电流，将有可能在无明显副作用的前提下完成手术般的“精准电击”。

之后，脑中电极逐步从动物实验走向临床，在帕金森、瘫痪与癫痫等疾病中发挥难以替代的作用——与此同时，这项技术也伴随着众多争议、疯狂与奇妙发现。

让我们先从这个领域最著名的“半机器人之父”说起。

医学之路

在大脑中植入电极放电，可以影响生物体的神经中枢，这事早在上世纪八十年代就已经被发现了。比如通过电极来影响猕猴的运动神经。

但是类似科学实验有个重要的问题，就是植入的电极会引发排异反应，造成实验动物的大脑损伤。

直到上世纪九十年代，著名神经学家凯尔·肯尼迪发明了一种可以长期放在大脑中的电极材料，他称之为“亲神经电极”。这个发明让大脑植入电极开始从只能做动物实验，开始向医学临床迈出了极为关键的一步。而凯尔·肯尼迪也成为了这个领域最著名的科学家之一。

2017年，《连线》杂志专题报道了凯尔·肯尼迪的故事。这位科学家的一生，都与脑中植入电极这件事息息相关，甚至可谓荣辱与共。

1998年，获得FDA许可之后，凯尔为一位中风导致全身瘫痪、只能靠呼吸机维生、全身仅能眨眼的病患进行了大脑植入电极手术。通过读取病患脑中电极发射出的信号，这名瘫痪患者成功在电脑上完成了打字。

这个尝试可谓跨时代的。这意味着瘫痪、渐冻症等只有意识清醒，全身无法活动的患者，多了一个重新与外界交流的可能。

然而好景不长，严重的排异反应以及颅内手术难以愈合，让脑中电极在长达十几年的时间中持续走入了低迷。FDA取消了类似手术的许可，凯尔的学术资助也几近枯竭。而让他再次名扬天下的事件，是2014年在已经无法得到临床实验机会，资金濒临匮乏的情况下，凯尔决定用自己当“实验品”，为自己进行了大脑电极植入手术。

手术引发了相当严重的并发症，凯尔有两个月时间无法说话，并且疼痛难忍。然而实验积累的数据，却让神经学界再次看到了让全身瘫痪患者开口说话的可能。

这个故事在媒体报道后广为流传，凯尔也被称为21世纪疯狂科学家的代表。在这些用生命探索大脑真相的步伐之后，脑中电极在今天临床医学当中逐渐成熟。

例如在癫痫病领域，在大脑中植入电极可以侦测电线发作信号，进而发送脉冲阻断这种信号，这种操作已经有了临床应用可能。再比如脊髓炎和脊髓损伤的康复中，脑中电极可以放射增强信号，帮助患者更好完成持握、提拉等动作。

在帕金森症方面，脑中植入电极也开始作为一种新的应对方案，虽然还仅仅处在非常谨慎的早期探索周期。

在我国，通过开颅手术进行脑内放电刺激，也开始作为特定帕金森、神经性厌食症的治疗方案之一。甚至已经开始尝试脑中电极帮助戒毒的可能。

而在实验室中，脑中电极技术已经开始由一种医学手段逐渐进化，向人类大脑深处的某些秘密进发。

记忆宫殿

神经科学，尤其是对大脑的研究，经常在不经然间敲开令人惊奇的大门。

2008年，加拿大一个脑中植入电极的案例中，竟然有了意外发现。这个案例中，一个肥胖症患者尝试脑中植入电极来干扰肥胖症。结果科学家意外发现，电极竟然显著提升了患者的记忆能力。

这意味着，人类的记忆宫殿，也是可以通过在脑皮层中特定领域进行电击来改变的。甚至记忆力这个东西，也可以被电击下变得更好或者更糟。

这个发现自诞生起就收获了广泛关注。被称为现实世界神盾局的美国防高级研究计划局（DARPA），就长期资助了一项“恢复主动记忆”的科研项目项目的一部分。这个项目希望通过在人脑中植入电极并进行异常放电，帮助人类恢复起已经遗忘的记忆。

显然，如果一个人拥有无限的记忆，那么对于情报、军事等领域的影响是难以预料的。但是通过脑中电极来彻底解锁记忆殿堂的密码，今天还是为时尚早的一件事。

而这个角度真正值得期待的进展还是在医学上。比如说宾夕法尼亚大学的一项研究表明，科研大脑中植入电极并发射特定脉冲的方式，来激发受试者的记忆。

于是老年痴呆、脑损伤等疾病带来的失忆症，也被纳入了大脑电极的研究范畴。

禁忌魔盒

当然，关于大脑电极，这几年并不总是出现好消息。

比如另一项研究证明，大脑电极还可能有一个能力，就是通过脑中放电来让生物体获得快感。

2005年，美国神经学家海伦·梅伯格团队发布了这样一个研究：通过大脑植入电极，在特定脑垂体处放电，将可以有效治愈严重抑郁症。对于药物和心理治疗完全没有反应的患者，却通过大脑放电的方式重新找回了“快乐”。

这个发现虽然也是医学上的进展，但却随之带来了相当强烈的争议：假如快乐可以有一个开关来控制，按下电钮人脑就能在放电中收获快感，那么这一切跟毒品有什么区别？

进行脑中电极快感实验的小白鼠，就被证明回不停地按动开关来收获快感，直到昏迷过去。假如这种能力在人类当中普及，那后果可能不堪设想。

想象一下，人类可以在脑中安放一个电极装置。按下开关各种幸福感、快乐感、性刺激接踵而至，那么谁还希望努力工作收获现实的幸福呢？谁又能阻止这些人从虚假的放电快感中停下？

大脑电极在治病救人的同时，同样也打开了一些禁忌。但有一点似乎可以肯定：通过脑中放电能够带给一个人的改变，可能远比我们想象中更多。

颅内电极技术存在的问题

听上去挺玄乎的脑中电极技术，好像已经可以解决不少问题。

但为什么我们在生活中还是很难看到大脑电极对瘫痪、帕金森患者的治疗呢？

首先，大脑电极还处在非常原始的探索阶段，人类医学还不能特定观察出到底在什么区域、如何放电可以激发患者的特定能力。让瘫痪患者通过脑电波交流，更仅仅是一个假设。所以截至目前，颅内电极都只能是在机器严重的癫痫、瘫痪、脑损伤案例中，在实在没有其他办法的前提下才能使用。

人类对脑中放电的认识，还留有大片大片的空白。

而电极技术本身也有两个问题。首先是材料问题，很多灵敏度高的电极材料，尤其是金属材料，很容易在脑中引发排异反应和颅内出血，以及难以预料的脑损伤。然而亲神经性的材料，比如微电极束，又有着信号分辨率太差的问题。无法高精度接受信号，让脑中电极的精准工作很难进行。

鱼和熊掌不可兼得，高危风险、伦理难题，让脑中电极技术还停留在万不得已才会使用的阶段。

当然，改变也在酝酿当中。

已经显现的改进方案

目前，对于脑中电极手术的改进主要集中在两方面：

首先是对电极材料进行优化。凯尔·肯尼迪发明的亲神经材料，本质上是给金属电极进行外包层，在金属的导电性和人体排异中取得折中方案。

而在很多新的医疗材料研究中，导电性高同时不产生排异的方案已经出炉。比如伊利诺伊大学的研究团队，就研制了一种柔性技术材料，它能够最大限度贴合脑组织，同时保留了金属电极的导电精度。

另一种思路认为，相对大脑深处进行放电，也不一定非要进行开颅手术和人脑植入。2017年6月，麻省理工在权威科学期刊《细胞》上发布了最新的研究成果。研究者通过仅仅贴在头皮上的外部电极，对小白鼠进行了脑内深度放电。甚至可以操纵小白鼠的耳朵、爪子、胡须按照指令活动。

这项研究受到了广泛的重视，如果能不开颅进行深度放电刺激，那么很多脑内电极的负面风险将迎刃而解。当然，到目前为止这还仅仅是个实验室研究。

回看一下， 在30多年的历程里，脑内植入电极逐渐成一种现象的偶然发现，变成了众多重症患者家属的救命稻草，甚至成为了探索人类大脑、记忆、快感的途径，变成了一扇未来之门。

科学研究总是如此，危险与收获结伴而来。或许不要惧怕推开任何潘多拉之门才是最好的解决方案。因为关在门里的秘密，才真正危险。