芯片给大脑带来新动力
综合报道
上周在圣地亚哥举行的神经学会年度学术会议上，美国的神经学专家们提交了一项研究成果。他们在人的前额装上小电池，将很微弱的电流作用于人的前额部位脑神经，20分钟以后，试验对象的语言能力就提高了20%。
这项新技术是由隶属于美国国家卫生研究院神经学研究所的“大脑功能提升”课题小组研究出来的。该小组4名专家的研究主要针对两种情况，一种是如何进一步开发健康人的大脑功能，另一种是如何改善大脑受损病人的状况，而利用微弱电流改善大脑功能属于前一种研究。
小小芯片解决医学难题
如果说前面我们提到的大脑“电池”只是提升了人们的记忆力，那下面我们要谈到的这些技术则将更多运用在医疗领域，解决更多医疗上的难题。
美国一名25岁的高中足球运动员因受伤而四肢瘫痪，无法像正常人一样用头脑来支配自己的行动。为了能“有尊严”地活下去，他在今年6月决定在自己的头骨中植入芯片。这一芯片上有100个与轮椅或电脑连接的微小传感器，通过信息的传递，他可以用自己的思想来操纵事物，甚至玩电脑游戏。
据《今日美国》报道，今年才获得美国食品药物管理局批准的虚拟动力学(Cyberkinetics)生物医学公司将独立开发的神经技术系统──一种微小芯片植入这名高中生的大脑。现在，这名高中生已经可以用他的思想来控制电脑、电视和发电子邮件，甚至玩电脑游戏，而且准确率达到了70%。主治医师乔恩·穆坎德说：“病人认为这一装置完全改变了他的生活。”
这项名为“脑门”(BrainGate)的技术能够从一系列神经元细胞中读取信号，并用计算机把神经信号转换成控制传感器的命令。尽管瘫痪病人不能用头脑中的想法指挥自己的肢体，但随着这项技术的深入研究，这使未来的假肢可能像正常的肢体一样工作。“脑门”技术超越了现有的帮助瘫痪病人的方法。因为用意念操纵就可以使电脑控制自如，意味着患者不必再学习新的生存技能。
修补大脑成为现实
美国南加利福尼亚大学西奥多·伯格等人也研制出了修补大脑的芯片，这个“人工脑组织”实际上是一块能发挥大脑“海马”部位功能的芯片。“脑门”技术是通过芯片将大脑神经信号传递到外部工具，以帮助病人实现行动；而大脑修补芯片则是“替代”了大脑中“海马”的功能，让病人恢复产生新的记忆。
“海马”是动物脑部中结构最有规则的部位，也是医学上研究最深入的人脑部位。大脑修补芯片的功能可能是对生活经历进行编码，使之能够作为长期记忆信息存储于大脑其他部位。“海马”部位受损的病人，会失去形成新记忆的能力。如果新的芯片像预期那样有效，它应该能使病人恢复产生新的记忆。
为制造这一芯片，科学家克服了三大困难。首先是建立“海马”在各种不同条件下工作的数学模型；其次是将这一模型编程到芯片中；再次是使芯片能够与大脑其他部位协调工作，即解决芯片与脑组织的“接口”问题。
根据设计，这种芯片用于病人时将附着在头盖骨上，而不是植入脑内。芯片通过两组电极与脑进行通信。两组电极分别置放于“海马”损坏区域的两边，一组接收从脑的其余部位传送到“海马”部位的“输入”信号，另一组则根据芯片内部指令将相应的“输出”信号发送给大脑。这样，信号就绕过“海马”部位，由芯片来代行“海马”的功能。