腦科學 | 這可能是關於大腦工作原理最詳細的圖解了

2020-12-06 快文學術搜索

隨著網際網路的發展以及觸角的延伸,大腦——這個人體中最神秘的器官正逐漸展現出其更新奇的一面。本文作者,就在近期訪問一家腦電波高科技應用公司時,通過腦電波的測試和體驗,揭開了一部分腦電波如何指揮人的自主意念,在大腦皮層、網際網路、伺服器、機器人之間自由穿梭的秘密,描述了腦電波在醫療健康領域的應用場景,並對人機互動的未來做了大膽的猜想。

日前,我剛剛訪問了一家可以利用腦電波控制機器人的高科技公司。在一座大樓三層的一間寬敞明亮的房間裡,當我戴上專用的腦電波採集器時,屏住呼吸,試圖用意念讓那個瘋狂旋轉的小機器人「停下來」時,它居然真的停住了!

在此之前,它一直在瘋狂向右旋轉,顯示我是一個擅長形象思維的「右腦偏側者」;當我頭腦中努力讓它向左旋轉時,小機器人也極其「艱難」地往左轉了幾下;更多的時候,它在前後躊躇,顯示我在思考;當它幾乎快靜止不動時,我的思考幾乎也停滯了。

(國內一家高科技公司發明的腦電波控制機器人,當人、機用網際網路雲技術實現交互時,它也能按照人的意念行動)

腦電波控制萬物!?

早在1924年,德國一個小診所的私人醫生漢斯貝格爾(Hans Berger)將兩個連著電線的金屬片,分別放在病人的前額和後腦時,電流計上出現了一條清晰的曲線變化,大腦中的電流得以第一次被人類發現。這股電流即非來自心臟,也不是皮膚表面,而是人的大腦。這種用來測量腦電波的方法叫做腦電圖(electroencephalogram,簡稱EEG)。貝格爾醫生還將腦電波按頻率進行了分類,如阿爾法(α)、貝塔(β)、西塔(θ)、伽馬(γ)等,對應大腦的不同狀態,如清醒或冥想,熟睡或思考等。

(德國醫生漢斯貝格爾(Hans Berger),一個世紀之前他最早發現了腦電波,由此打開了科學家們用腦電波辨識、描摹和控制人類意識行為的奧秘之門)

如今,現代的腦電波處理技術已經突破了腦電波這種按頻率波段的分類方式,已經可以採用小波計算技術,作為腦電波的分析計算工具,將腦電波分解為不同的腦狀態數值,我去這家高科技公司就看到了這樣的分類,包括腦能耗、腦惰性、腦疲勞、腦專注、腦記憶加工、腦內斂、左右腦偏測等10多項腦狀態數值。

由於腦電波和人類的行動、意識和情感直接相關,而且整個測量過程對人體不會有任何副作用,因此,腦電波被大量地用於臨床醫學,用以治療從焦慮失眠、多動症、老年痴呆到腦腫瘤、癲癇等各種疾病。計算機科學和腦神經科學的結合,催生了像「神經電生理」這樣的新學科,科學家們用腦電波得以破解越來越多的生命密碼,尤其是人類如何利用腦波(也就是意識)控制自身的行為、控制機器甚至控制其他人。

就在我參觀的這家公司,就見到了這種用腦電波控制的座椅和機器床。患者坐在椅子上,導引自身進入睡眠狀態,座椅就會配合使用者的意念進行變化,直到平鋪開來,變成一張床。而腦電波控制的機器床則能夠幫助一些特殊的患者,如癱瘓在床無法移動自己身體的老人,完全憑藉本人的意念即可自動左右側身、上下抬身等等,緩解了褥瘡症的並發,提高了臥床者身體運動的自由度等。

更神奇的是這樣的腦電波控制是來自於網際網路的雲計算服務,使網際網路變成了每個人大腦的外延組成部分,也被人們用來作為運動控制中樞,睡眠控制中樞等腦皮層控制中樞使用。腦電波指揮著人的自主意念在大腦皮層、網際網路、伺服器、機器人之間自由穿梭,將人的生命和網際網路融合在一起,網際網路因而成為了人的一個生命器官。可以想像以網際網路的強大計算能力,是可以引發一場人類生命健康模式的變革。

(腦控制沙發座椅,這樣的智能座椅通過網際網路雲技術連接到人腦,同樣可以實現椅子對於人腦意念的理解、判斷和自覺反應,可通過人機的交互學習用於治療失眠焦慮等症狀)

(腦控機器人床。這樣的人工智慧床具能夠幫助無法自主翻身的重症患者(如癱瘓老人)按照病人的自主意念,實現自動翻身、抬身等動作,避免了嚴重褥瘡病症的發生)

你了解自己的「腦健康」和「腦能力」嗎?

關於人類行為的測度和管理,管理學上有一句非常經典的描述:任何一種行為,「如果無法衡量,則無法加以管理,如果無法數據化測量,則無法加以衡量」。現代醫學雖然已經證明大腦才是真正的思考器官,但思考是如何產生的,它依賴什麼樣的規律去運行,一直是一個待解之謎。神經電生理學依靠腦電波這樣的可以測量的數據模型,去追蹤、識別和模擬人腦的意識運行規律,指向了未來人機互動這一最激動人心的科研領域。雖然每個人可能會對自己的血型、星座、性格、氣質和能力等等自我表現特徵會有所了解,但我們對於自己的「腦健康」和「腦能力」又有多少了解呢?

在我訪問的這家公司,我戴上一個專用的腦電波採集器,大腦在配合耳機發送的音樂和指令進行意識活動,大約5、6分鐘後得出了「我」的「腦健康」和「腦能力」分別如下圖:

(我通過腦機接口,獲得雲伺服器經過大數據模型發現之後得出的個人「腦健康」診斷分析報告,在國內,腦健康還沒有像體檢那樣為大眾所熟知)

其中我的「腦耗能」指數515(標準值200)。數值越大,腦能耗越多,其它器官得到的養分就會越少,患病機率就會加大。事實上,我上一周連續熬夜工作,每天晨昏顛倒,的確是「超額用腦」!我的「睡眠輕重」指數15(標準值20)。數值越小,說明入睡快,睡眠深而多,不易醒。的確我已經快一個禮拜沒有好好睡覺了,這兩天睡眠質量非常好!我的「腦惰性」指數243(標準值250)。數值越高,說明腦節奏越快,越懶惰。如上所述,我這兩天已經累得不太喜歡用腦思考問題了。我的「睏倦」指數15(標準值15)。數值越低,說明當下越不睏倦。我測試前剛剛睡足了午覺。我的「警覺度」指數22(標準值15)。數值越大,說明越緊張和敏感。的確,我是一個非常敏感的人。我的「內凝」指數32(標準值30)。數值越大,表示抑鬱和焦慮越多。的確,我上周有很多焦慮的事情發生了!我的「疲勞」指數69(標準值20)。30以上是疲勞過度,40以上是嚴重腦疲勞。這個不用解釋,我的疲勞指數超過標準值三倍還要多,最近我的確太累了!我的「左右腦偏側」指數48(標準值100)。大於120是左腦型;小於80時偏右腦使用型,偏左腦擅長邏輯,容易快樂或者有某種嚴重依賴的嗜好;偏右腦長於形象思維,易抑鬱。我已經嚴重偏右腦,長年如此。

(同樣通過腦機接口獲得的我個人的「腦能力」報告)

鑑於篇幅所限,我就不再一一對照標準描述我的「腦能力」了。

人、網際網路、機器的聯合會讓人類長生不老嗎?

網際網路時代,人、機器、網際網路已經實現了充分的聯合,那麼從長遠來看,無論是腦波控制的機器人,還是其他人腦交互技術,會對人類有何種影響?

既然網際網路同機器成為了人類生命體的一個組成部分,人類離長生不死又有多遠?腦電波這一承載著人類所有意識活動的信息在人、網際網路上穿梭、存儲,不就意味著你的生命移植到虛擬空間中了嗎?你不就長生不老了嗎?試想一下,網際網路——這個人的外延器官不斷向你提示:你的血管擁堵了多少,你的大腦消耗了多少能量,你的免疫細胞在什麼位置,你的記憶狀態等等,這就像升華了你的生命,代替你感知到了目前人類不能感知的生命體信息。

這家高科技公司所發明的腦控機器人床、機器人椅正是將網際網路作為你大腦的一部分,替你感知身體的不適,然後,替你的大腦發布調節你的體位指令,實現生命體健康的一個縮影。遲早一天,網際網路將學會你的所有認知和情感,即使你死去,你的精神式靈魂也在網際網路上存在。你的感覺存在、思想存在、和其他人的交流存在,能夠和其他人進行交流。這就是科學技術發展,在未來將給人類帶來的現實場景,你做好準備接受它了嗎?

來源作者:陽光/知乎

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