推薦序3 人類的大腦，宇宙中最偉大的奧秘

米格爾·尼科萊利斯

美國(guó)杜克大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)教授

法國(guó)科學(xué)院院士，巴西科學(xué)院院士

首先感謝作者邀請(qǐng)我為這本書寫序，因?yàn)檫@本書首先是一部資料翔實(shí)、脈絡(luò)清晰的腦機(jī)接口技術(shù)發(fā)展簡(jiǎn)史，是一部值得從頭細(xì)讀到尾的作品。得益于作者的專業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)和高超的敘事水平，這本書的英文稿非常細(xì)膩而流暢，讓我十分暢快地讀完了這本書。

作為腦機(jī)接口的探索者和神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的專業(yè)人士，我讀完這本書也感覺(jué)受益匪淺。作者不愧是一位講故事的高手。從對(duì)人類大腦深入淺出的“揭秘”到對(duì)腦機(jī)接口技術(shù)理論與實(shí)驗(yàn)的介紹，在他妙趣橫生的敘述中，“腦機(jī)接口”自誕生至今近30年的發(fā)展小史仿佛變成了一首迷人的交響樂(lè)，讓人驚奇不已。

《腦機(jī)簡(jiǎn)史》這本書為你描繪了這樣一個(gè)世界：人們通過(guò)思想與意念來(lái)操控計(jì)算機(jī)、駕駛汽車、與人交流，計(jì)算機(jī)鍵盤與液壓方向盤只能在歷史博物館里才能見到；你的想法會(huì)被高效且完美地轉(zhuǎn)化為納米工具的細(xì)微操作或者尖端機(jī)器人的復(fù)雜動(dòng)作；無(wú)須動(dòng)手輸入一個(gè)字，也無(wú)須動(dòng)口說(shuō)出一個(gè)詞，你就可以在網(wǎng)上與世界上任何地方的任何人進(jìn)行交談；躺在客廳里足不出戶，你便能夠體驗(yàn)到觸摸月球表面是什么感覺(jué)……

在這個(gè)世界里，你可以把無(wú)形的思想轉(zhuǎn)化為有形的動(dòng)作。這種驚人的能力不僅可以讓普通人神通廣大，也可以讓殘障人士獲得新生——只需在大腦中植入一枚小小的芯片，便能夠解析腦電波，進(jìn)而操控絲綢般纖薄的可穿戴機(jī)器人。這種“外骨骼”既能像你的第二層皮膚一般柔軟精致，又會(huì)擁有機(jī)械戰(zhàn)甲一般的保護(hù)力。它可以支撐一個(gè)人的體重，可以讓殘障人士站立起來(lái)，邁開腳步，甚至再一次開始奔跑，讓他們重新獲得探索世界的自由和能力。

以上這些既不是奇跡，也不是魔法，一切都源于思想。這是不是很令人著迷？

確實(shí)如此。這樣的世界、這樣的奇觀不再只出現(xiàn)在科幻作品中。它正在我們的眼前形成，就在此時(shí)此地。

這本書向你展示了近30年來(lái)人類在腦科學(xué)與神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的最新發(fā)現(xiàn)與革命性突破。這些突破將看似不可能的“腦機(jī)融合”變成了驚人的現(xiàn)實(shí)。全球范圍內(nèi)越來(lái)越多的研究人員已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了腦機(jī)接口這項(xiàng)技術(shù)所具有的深遠(yuǎn)意義。2001年，世界一流科技期刊《麻省理工科技評(píng)論》（MIT Technology Review）將腦機(jī)接口稱為將會(huì)改變世界的十大新興技術(shù)之一。腦機(jī)接口在過(guò)去20年中獲得了非凡的成就。我所在的美國(guó)杜克大學(xué)神經(jīng)工程實(shí)驗(yàn)室以及世界各地的其他實(shí)驗(yàn)室在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和初期的人類研究中已經(jīng)證明，被試可以只通過(guò)大腦活動(dòng)，在身體不做出任何動(dòng)作的情況下，實(shí)時(shí)控制機(jī)器人手臂和腿的運(yùn)動(dòng)。并且，這種控制既可以是本地控制，也可以是遠(yuǎn)程控制。

這些實(shí)驗(yàn)成果是當(dāng)代歷史上最偉大、最激動(dòng)人心的科技與醫(yī)學(xué)突破之一。然而，在此之前很少有書講述這個(gè)傳奇般的科技故事，也很少有人系統(tǒng)地介紹這項(xiàng)技術(shù)自誕生至今所取得的一系列科學(xué)突破。現(xiàn)在，科學(xué)家已經(jīng)能夠利用大腦信號(hào)來(lái)控制機(jī)器了，但依然沒(méi)有多少人了解這項(xiàng)技術(shù)的前沿和挑戰(zhàn)，更遑論對(duì)由此可能導(dǎo)致的科技倫理與人類命運(yùn)的思索與擔(dān)憂。

因此，我很高興看到這本書的出版。這本書從大眾讀者的視角出發(fā)，運(yùn)用清晰的科學(xué)解釋、現(xiàn)實(shí)的預(yù)測(cè)以及幽默的語(yǔ)言介紹了腦機(jī)接口領(lǐng)域的方方面面。書中探討的驚人發(fā)現(xiàn)和科學(xué)壯舉使我們可以進(jìn)一步了解宇宙中最偉大的奧秘：人類的大腦。我們“內(nèi)在的宇宙”沒(méi)有形成星系，而是孕育出了生命的本質(zhì)：意愿、夢(mèng)想、記憶、愛、恨、欲望和痛苦。大腦就像一個(gè)宇宙，它所容納的神經(jīng)元細(xì)胞就像天上的恒星一樣多。它是自我的基本結(jié)構(gòu)，使我們每個(gè)人都具有獨(dú)一無(wú)二的特點(diǎn)，但同時(shí)每個(gè)人又是如此相似。

我和本書作者結(jié)識(shí)于2019年的中國(guó)之行。那是我第一次造訪這個(gè)古老而又現(xiàn)代的東方大國(guó)，中國(guó)充滿歷史底蘊(yùn)的文化與領(lǐng)先全球的現(xiàn)代化水平舉世矚目，這里的科技實(shí)力與人文素養(yǎng)更是令我印象深刻。本書作者曾經(jīng)是一名致力于科技與文化傳播的記者，我們?cè)谔岣吖妼?duì)科技的認(rèn)識(shí)、推動(dòng)腦機(jī)接口的研究方面有著共同的志愿。我們希望腦機(jī)接口這項(xiàng)技術(shù)能夠早日服務(wù)于中國(guó)大眾。

隨著這本書的講述，我仿佛穿越時(shí)空，回到了過(guò)去20年中一個(gè)個(gè)讓人難忘的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上。

1998年，我和我的博士后導(dǎo)師約翰·查平（John Chapin）開始著手研究腦機(jī)接口。最初的實(shí)驗(yàn)是在猴子身上進(jìn)行的，包括本書中詳盡介紹的“馬內(nèi)實(shí)驗(yàn)”“月球行走”及三只猴子的“腦聯(lián)網(wǎng)”等，當(dāng)腦機(jī)接口在猴子身上的實(shí)驗(yàn)獲得了令人驚喜的成功時(shí)，我們意識(shí)到，它的意義要遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我這30多年來(lái)一直在尋找的新的大腦研究方法。我們或許可以把這一發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)化成新的治療手段，來(lái)幫助全世界2500多萬(wàn)因?yàn)閲?yán)重的脊柱損傷而在痛苦中掙扎的人們。

2002年，我和查平就提出了利用腦機(jī)接口技術(shù)幫助殘障人士再行走的想法。直到10年后，國(guó)際足聯(lián)宣布由巴西主辦2014年世界杯足球賽時(shí)，我意識(shí)到：機(jī)會(huì)來(lái)了！世界杯的開幕式萬(wàn)眾矚目，屆時(shí)將有65 000余名現(xiàn)場(chǎng)球迷、超過(guò)10億觀眾收看轉(zhuǎn)播。如果能在這樣一個(gè)場(chǎng)合展示腦機(jī)接口，讓一名癱瘓的巴西年輕人在外骨骼的幫助下為世界杯開球，那將是多么激動(dòng)人心的開場(chǎng)秀啊！

我向當(dāng)時(shí)的巴西總統(tǒng)做了提議，出乎意料的是，總統(tǒng)先生很快答應(yīng)了。為了籌備這次展示，我聯(lián)系了世界各地的朋友，來(lái)自五大洲25個(gè)國(guó)家的156人把手頭的事情暫時(shí)擱置了10個(gè)月，帶著他們的團(tuán)隊(duì)、專利和技術(shù)來(lái)到巴西，幫助我們制作世界上第一個(gè)腦控下肢機(jī)械外骨骼。我們還招募了8名脊柱損傷患者，他們是從巴西一個(gè)包含了65 000余名患者的數(shù)據(jù)庫(kù)里選出來(lái)的完全性脊髓損傷患者，有些已經(jīng)癱瘓了十幾年。

最后進(jìn)行開場(chǎng)秀的是朱利亞諾·平托（Juliano Pinto）。當(dāng)時(shí)，這個(gè)青年10年前因?yàn)橐粓?chǎng)嚴(yán)重的車禍造成脊柱T4以下截癱。為了完成這次壯舉，平托接受了長(zhǎng)達(dá)半年的嚴(yán)苛訓(xùn)練。我還記得平托在巴西圣保羅體育館做上場(chǎng)之前最后一次試踢時(shí)的場(chǎng)景。他所戴的頭盔上藍(lán)燈開始閃爍時(shí)，代表著外骨骼處于啟動(dòng)狀態(tài)。之后，平托只需要擺好身體姿勢(shì)，想象踢球的動(dòng)作，就能把放在他面前的足球順利踢出去。

2014年6月12日下午3點(diǎn)半，那個(gè)激動(dòng)人心的時(shí)刻終于到來(lái)了。

有一件事平托事先不知道，我們給他準(zhǔn)備了一個(gè)小驚喜：我們悄悄啟動(dòng)了一個(gè)安裝在外骨骼足尖位置的傳感器。巴西的孩子們可能在還沒(méi)出生的時(shí)候就會(huì)用足尖大力觸球，在球場(chǎng)上沒(méi)有其他辦法時(shí)，足尖射門是最后的進(jìn)球手段。

接下來(lái)的一幕，就是你們?cè)阽R頭前看到的那樣。平托把球踢出去之后開始?xì)g呼，我們沖上去擁抱他，整個(gè)球場(chǎng)甚至整個(gè)世界都因?yàn)檫@個(gè)開球而沸騰了！實(shí)際上，平托當(dāng)時(shí)喊出的話并不是“我踢出去了！”“我做到了！”或者“我成功了！”，他喊的是：“我感覺(jué)到球了！我碰到球了！”

平托的大腦在經(jīng)過(guò)訓(xùn)練以后，已經(jīng)能夠識(shí)別所有外骨骼上的傳感器傳輸?shù)男盘?hào)，而來(lái)自足尖上的信號(hào)真正讓他感受到了他所熱愛的足球。對(duì)于10年來(lái)一直坐在輪椅上的人來(lái)說(shuō)，這是人生中最美妙的一刻。

平托的故事沒(méi)有結(jié)束，只是一個(gè)開始。幾個(gè)月以后，我們把平托和其他7名患者重新帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行了神經(jīng)測(cè)試。結(jié)果表明，平托的7節(jié)脊椎恢復(fù)了感知、活動(dòng)和運(yùn)動(dòng)控制方面的功能。之前他只有頭部以下和胸椎中部以上的部位有知覺(jué)，而現(xiàn)在他的身體知覺(jué)恢復(fù)到了髖關(guān)節(jié)的位置，也就是說(shuō)，他恢復(fù)了7節(jié)脊椎的功能！這樣的場(chǎng)景我見證了8次，可以說(shuō)，那是我30多年科學(xué)生涯中的高光時(shí)刻。我從沒(méi)想過(guò)可以走到這一步，但我們做到了。

回望過(guò)去種種，這是一條充滿艱辛、痛苦但也有歡愉的科學(xué)探索之路。30多年的尋找、驗(yàn)證、思考、對(duì)比，我和我的導(dǎo)師、學(xué)生、合作者一再突破邊界。關(guān)于未來(lái)，我們?cè)跁诚腱`魂脫離肉體在星際間漫游，暢想跨越虛實(shí)分野與生死邊界，唯有思想、情感與愛永存的時(shí)候，我們是否可以期待，更加激越的“大腦交響樂(lè)”將會(huì)在未來(lái)10年、20年激情澎湃地上演？

未來(lái)已來(lái)。

世界已經(jīng)站在了盧比孔河的岸邊，神經(jīng)科學(xué)家也已踏上了渡河的征程。

我們已經(jīng)進(jìn)入一個(gè)全新的“腦機(jī)接口”時(shí)代。