文/陳根
1976年，加州大學洛杉磯分校的雅克·維 達爾（Jacques J. Vidal）提出了腦機接口技術。簡單來說，腦機接口技術就是在大腦和外部機器之間構(gòu)建接口和互聯(lián)通路，以實現(xiàn)信息的直接交換。腦機接口作為前沿科技研究的熱點技術，一直頗受業(yè)界關注。
事實上，這樣的技術早在1999年的經(jīng)典科幻電影《黑客帝國》中就已經(jīng)出現(xiàn)。通過在腦后插入一根線纜，人們就能夠暢游計算機世界；只需一個意念人們就能改變“現(xiàn)實”；學習知識不再需要通過書本、視頻等媒介，也不需要再花費大量時間，只需直接將知識傳輸?shù)酱竽X當中即可。
落回到技術層面，目前的“腦機接口”主要分為植入式和非植入式兩大類。植入式和非植入式兩種方式都各有優(yōu)劣，植入式更精確，可以編碼更復雜的命令，比如三維運動，但手術創(chuàng)傷不可避免；非植入式電極這種頭皮貼片雖然方便，無需開顱植入，但是能探測到的腦電信號范圍和精確度有限。
而現(xiàn)在，一種新的技術，既無需植入設備，也無需貼片式的非植入設備，就可以實現(xiàn)對大腦的操控。這項技術來自斯坦福大學，研究人員通過一定的技術手段，使用特殊光線照射小鼠頭部，開啟它的“運動模式”——老忍不住想轉(zhuǎn)悠。
而其原理，就是所謂的“光遺傳學”，，具體指將外源（并非體內(nèi)自然產(chǎn)生的）光敏蛋白基因?qū)肽X細胞中，讓腦細胞在細胞膜結(jié)構(gòu)上表達出光敏蛋白。然后，再用特定波長的光去照射這些細胞，就能控制光敏感蛋白的激活和關閉，從而激活或抑制大腦中的神經(jīng)元，達到“控制腦細胞”的目的。
不過，這項技術一直有個缺陷——必須安裝光學植入設備，顱骨上還要插根光纖系帶。而在最新的這項研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種近紅外光，也就是1000-1700nm的近紅外二區(qū)波段，這種光能在高度散射的腦組織中，保持較高的穿透性。
同時，研究人員通過生物體內(nèi)一種叫做TRPV1的蛋白質(zhì)——這是一種辣椒素（產(chǎn)生灼燒和痛感的東西）受體，也就是一種會對熱和疼痛產(chǎn)生反應的離子通道蛋白，也就是對熱以及疼痛非常敏感。用包裹TRPV1的腺病毒轉(zhuǎn)染目標神經(jīng)元，也就是將DNA、RNA或蛋白質(zhì)引入細胞，這賦予了小鼠在紅外光譜中的視覺能力。此外，研究人員還設計了一種“傳感器”分子，叫做MINDS，專門用來吸收和放大紅外光。
基于此，研究人員們先是在小鼠大腦運動皮層一側(cè)神經(jīng)元中添加TRPV1通道，再注入MINDS分子，最后觀察小鼠的行為。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，當圍欄上方1m處的紅外燈被打開時，一開始只在小范圍活動的小鼠，立刻開始繞圈，大幅增加活動范圍。而對照組的小鼠卻沒有這種反應。
也就是說，近紅外光對小鼠的大腦運動細胞的刺激奏效了，這或許于將被更多用于疾病、如阿爾茲海默癥的治療中，但這也為腦機接口的突破提供了現(xiàn)實的想像。
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