關於「缸中之腦」的科幻作品層出不窮，例如《黑客帝國》中，男主角一開始就被培養在營養液中，所有感官都來自電刺激，生活在一個完全由計算機模擬出的虛擬世界中。
現在，我們離這樣的「虛擬世界」越來越近了。最近，科學家在獼猴大腦中植入電極，通過電刺激神經元，成功地讓猴子感知到視覺信息。當然，這不是什麼瘋狂科學家的邪惡計劃，他們希望這種方式最終能幫助盲人重見光明。
由計算機模擬出的虛擬世界？|《黑客帝國》
在大腦中，找到視野的對應點
說到視力，大家會先想到眼睛。實際上，大腦中的視覺皮層才是我們體內最大的視覺器官。視覺皮層佔了大腦皮層約 1/4 的面積，可以對眼睛接收到的光信號進行處理，讓我們能夠「看到」這個世界，分辨出視野中物體的形狀、顏色、運動。
視野中的物體經過眼睛，在視網膜上形成一個倒立的實像，而視網膜上的視野和初級視覺皮層之間則存在拓撲對應的關係。簡單來說，視野中的一個位置，對應視網膜上的一個位置，同時也對應著初級視皮層上的一個位置。如果視野中的兩個位置比較接近，這兩個位置在視覺皮層上的對應位置往往也比較接近。在人和非人靈長類動物上，視覺皮層和視網膜之間的這種對應關係更加精細。
讓猴子產生虛擬的幻覺
上周《科學》雜誌的一項研究中，來自荷蘭神經科學研究所的研究團隊在健康獼猴的視覺皮層植入了 1024 個電極。這些電極大致覆蓋了視野右下方 1/4 範圍所對應的視覺皮層區域，並且深入進皮層內部，不僅可以記錄神經元的活動，還能對電極周邊的神經元進行精細的刺激。
1024個電極被排列成16個陣列，植入在視覺皮層 | 參考資料
在測量了神經元和視野位置之間的對應關係之後，研究人員直接對視覺皮層上的具體區域進行精細的電刺激，成功讓猴子產生了視幻覺——這些猴子事先經過訓練，當屏幕上出現光點時，會把視線移動到光點的位置。研究人員對獼猴的視覺皮層具體區域進行刺激時，也預設了視野裡對應的位置；而受到刺激的獼猴，果然將視線移動到了研究人員預設好的視野位置上。
接下來，他們嘗試讓獼猴出現更複雜的視幻覺，比如看得到物體運動的方向、分辨「T」和「L」兩個字母；結果，猴子都表現出了符合預期的視幻覺，可以識別物體的位置、形狀和運動情況。
圖丨Pixabay
這種由電刺激產生的感官信息被稱為「神經義肢」，有潛力應用在眼睛、視網膜、視神經受損但視皮層完好的視力障礙者上。但對於人類來說，目前技術所能達到的精度還是太低，無法在人腦上給出足夠精確的視覺；並且，人腦有更大的視覺皮層和更多的褶皺，電極的植入更有挑戰性。同時，如何將設備無線化，長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題。
那麼問題來了——正在讀這篇文章的你，會否也只是一個缸中之腦，受電刺激看到了眼前的文字呢？
參考文獻
Xing Chen, Feng Wang, Eduardo Fernandez, Pieter R. Roelfsema. Shape perception via a high-channel-count neuroprosthesis in monkey visual cortex. Science, 2020 DOI: 10.1126/science.abd7435
作者：Insulindian
編輯：麥麥