文/陈根
1976年 ， 加州大学洛杉矶分校的雅克·维达尔（Jacques J. Vidal）提出了脑机接口技术 。 简单来说 ， 脑机接口技术就是在大脑和外部机器之间构建接口和互联通路 ， 以实现信息的直接交换 。 脑机接口作为前沿科技研究的热点技术 ， 一直颇受业界关注 。
事实上 ， 这样的技术早在1999年的经典科幻电影《黑客帝国》中就已经出现 。 通过在脑后插入一根线缆 ， 人们就能够畅游计算机世界；只需一个意念人们就能改变“现实”；学习知识不再需要通过书本、视频等媒介 ， 也不需要再花费大量时间 ， 只需直接将知识传输到大脑当中即可 。
落回到技术层面 ， 目前的“脑机接口”主要分为植入式和非植入式两大类 。 植入式和非植入式两种方式都各有优劣 ， 植入式更精确 ， 可以编码更复杂的命令 ， 比如三维运动 ， 但手术创伤不可避免；非植入式电极这种头皮贴片虽然方便 ， 无需开颅植入 ， 但是能探测到的脑电信号范围和精确度有限 。
而现在 ， 一种新的技术 ， 既无需植入设备 ， 也无需贴片式的非植入设备 ， 就可以实现对大脑的操控 。 这项技术来自斯坦福大学 ， 研究人员通过一定的技术手段 ， 使用特殊光线照射小鼠头部 ， 开启它的“运动模式”——老忍不住想转悠 。
而其原理 ， 就是所谓的“光遗传学” ，， 具体指将外源（并非体内自然产生的）光敏蛋白基因导入脑细胞中 ， 让脑细胞在细胞膜结构上表达出光敏蛋白 。 然后 ， 再用特定波长的光去照射这些细胞 ， 就能控制光敏感蛋白的激活和关闭 ， 从而激活或抑制大脑中的神经元 ， 达到“控制脑细胞”的目的 。
不过 ， 这项技术一直有个缺陷——必须安装光学植入设备 ， 颅骨上还要插根光纤系带 。 而在最新的这项研究中 ， 研究人员发现了一种近红外光 ， 也就是1000-1700nm的近红外二区波段 ， 这种光能在高度散射的脑组织中 ， 保持较高的穿透性 。
同时 ， 研究人员通过生物体内一种叫做TRPV1的蛋白质——这是一种辣椒素（产生灼烧和痛感的东西）受体 ， 也就是一种会对热和疼痛产生反应的离子通道蛋白 ， 也就是对热以及疼痛非常敏感 。 用包裹TRPV1的腺病毒转染目标神经元 ， 也就是将DNA、RNA或蛋白质引入细胞 ， 这赋予了小鼠在红外光谱中的视觉能力 。 此外 ， 研究人员还设计了一种“传感器”分子 ， 叫做MINDS ， 专门用来吸收和放大红外光 。
基于此 ， 研究人员们先是在小鼠大脑运动皮层一侧神经元中添加TRPV1通道 ， 再注入MINDS分子 ， 最后观察小鼠的行为 。 结果发现 ， 当围栏上方1m处的红外灯被打开时 ， 一开始只在小范围活动的小鼠 ， 立刻开始绕圈 ， 大幅增加活动范围 。 而对照组的小鼠却没有这种反应 。
【陈根：光遗传学，实现对大脑的操控】也就是说 ， 近红外光对小鼠的大脑运动细胞的刺激奏效了 ， 这或许于将被更多用于疾病、如阿尔兹海默症的治疗中 ， 但这也为脑机接口的突破提供了现实的想像 。
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