大腦植入1024個(gè)電極，我們離“虛擬視覺”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》中，男主角一開始就被培養(yǎng)在營養(yǎng)液中，所有感官都來自電刺激，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”越來越近了。最近，科學(xué)家在獼猴大腦中植入電極，通過電刺激神經(jīng)元，成功地讓猴子感知到視覺信息。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光明。

　　在大腦中，找到視野的對應(yīng)點(diǎn)

　　說到視力，大家會先想到眼睛。實(shí)際上，大腦中的視覺皮層才是我們體內(nèi)最大的視覺器官。視覺皮層占了大腦皮層約 1/4 的面積，可以對眼睛接收到的光信號進(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。

　　視野中的物體經(jīng)過眼睛，在視網(wǎng)膜上形成一個(gè)倒立的實(shí)像，而視網(wǎng)膜上的視野和初級視覺皮層之間則存在拓?fù)鋵?yīng)的關(guān)系。簡單來說，視野中的一個(gè)位置，對應(yīng)視網(wǎng)膜上的一個(gè)位置，同時(shí)也對應(yīng)著初級視皮層上的一個(gè)位置。如果視野中的兩個(gè)位置比較接近，這兩個(gè)位置在視覺皮層上的對應(yīng)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(wǎng)膜之間的這種對應(yīng)關(guān)系更加精細(xì)。

　　讓猴子產(chǎn)生虛擬的幻覺

　　上周《科學(xué)》雜志的一項(xiàng)研究中，來自荷蘭神經(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 范圍所對應(yīng)的視覺皮層區(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，還能對電極周邊的神經(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，植入在視覺皮層 | 參考資料

　　在測量了神經(jīng)元和視野位置之間的對應(yīng)關(guān)系之后，研究人員直接對視覺皮層上的具體區(qū)域進(jìn)行精細(xì)的電刺激，成功讓猴子產(chǎn)生了視幻覺——這些猴子事先經(jīng)過訓(xùn)練，當(dāng)屏幕上出現(xiàn)光點(diǎn)時(shí)，會把視線移動到光點(diǎn)的位置。研究人員對獼猴的視覺皮層具體區(qū)域進(jìn)行刺激時(shí)，也預(yù)設(shè)了視野里對應(yīng)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(yù)設(shè)好的視野位置上。

　　接下來，他們嘗試讓獼猴出現(xiàn)更復(fù)雜的視幻覺，比如看得到物體運(yùn)動的方向、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，可以識別物體的位置、形狀和運(yùn)動情況。

　　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。但對于人類來說，目前技術(shù)所能達(dá)到的精度還是太低，無法在人腦上給出足夠精確的視覺；并且，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(zhàn)性。同時(shí)，如何將設(shè)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。

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