《腦機(jī)穿越》，浙江人民出版社，2015年3月。以及尼科萊利斯的腦機(jī)交互研究示意圖。

每個人都是自己大腦的雕塑家

尼科萊利斯在醫(yī)學(xué)院就讀時發(fā)現(xiàn)，幾個世紀(jì)以來，人們都按照大腦區(qū)域論來理解大腦的工作機(jī)制。這種理論認(rèn)為，一旦過了發(fā)育期，除了細(xì)胞新陳代謝之外和功能逐漸衰退之外，大腦不會再變化。

在傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)教科書上，尼科萊利斯所接觸到的信息是，大腦的不同區(qū)域負(fù)責(zé)不同功能。比如，海馬體承載記憶功能、運動皮層則著控制身體的動作。而經(jīng)典的神經(jīng)科學(xué)理論也特別指出，大腦不同區(qū)域的特定神經(jīng)元負(fù)責(zé)特定任務(wù)。這些神經(jīng)元如果遭到破壞，就會失去相應(yīng)的能力。如果向大腦輸送感官信號路徑遭到破壞或者發(fā)生故障，大腦相應(yīng)的控制功能也會隨之永久消失。

“我很幸運，在我大學(xué)時代，美國范德堡大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家瓊恩·卡斯(JonKaas)開始在靈長類動物身上做了實驗，證明大腦區(qū)域論的謬誤。”尼科萊利斯解釋說，彼時，瓊恩·卡斯的研究成果表明，大腦神經(jīng)元有接管機(jī)制，某一個神經(jīng)元死亡，其他“同伴”就會接管其功能。如果不幸發(fā)生了脊椎損傷，大腦和身體的信號通道被切斷，人體會自發(fā)開辟一條新的通道，導(dǎo)致大腦的運轉(zhuǎn)方式發(fā)生改變。尼科萊利斯說：“卡斯的研究證明，神經(jīng)具有可塑性，就像1906年諾比爾生理學(xué)獎獲得者圣地亞哥·瑞蒙·卡加爾(SantiagoRamonyCajal)預(yù)言的那樣，每個人都可以成為自己大腦的雕塑家。”

事實上，尼科萊利斯的腦機(jī)交互研究正是基于這種全新的腦神經(jīng)理論。曾立志成為一名神經(jīng)外科醫(yī)生的他，因為對大腦3D地圖萌發(fā)興趣，只身前往美國攻讀博士后，扎進(jìn)腦機(jī)交互的研究領(lǐng)域。上世紀(jì)90年代，尼科萊利斯研發(fā)出一種能將神經(jīng)元組信號轉(zhuǎn)換成機(jī)器指令的裝置，這也是全球第一臺“腦機(jī)解碼轉(zhuǎn)碼器”。

2000年之后，尼科萊利斯的研究進(jìn)入高潮階段。他分別在小鼠、貓頭鷹和成年獼猴的大腦中植入裝置。實驗相當(dāng)成功，小鼠靠著意念促使機(jī)械杠桿轉(zhuǎn)動，獲得清水。貓頭鷹則能同時控制兩只機(jī)械臂，一只在杜克大學(xué)的實驗室，另一只遠(yuǎn)在600英里之外的馬薩諸塞州。獼猴不但能通過腦波控制游戲操縱桿，還能“隨心所欲”地移動屏幕上的光標(biāo)位置。

真正讓尼科萊利斯受到大眾關(guān)注的，還要數(shù)2008年獼猴控制機(jī)器人的實驗。當(dāng)時，整個研究團(tuán)隊在獼猴大腦中植入了能同時讀取300個神經(jīng)元信號的電極，通過網(wǎng)絡(luò)信號連接到了遠(yuǎn)在日本的機(jī)器人的“大腦”中。獼猴開始在跑步機(jī)上跑動時，接收到信號的機(jī)器人也開始隨之跑動，雙腿運動甚至更快。而當(dāng)獼猴停下來，腦海中仍有跑步的意念時，機(jī)器人還在隨著指令不停跑動。

這個轟動的實驗，被尼科萊利斯帶到了2012年的TED演講臺上。此時，腦機(jī)交互的研究已經(jīng)漸入佳境，尼科萊利斯克服了兩個最重要的障礙。其一，重新創(chuàng)造觸覺。他們發(fā)現(xiàn)，其實大腦可以很快學(xué)習(xí)處理新型人工信息，從而創(chuàng)造出了可以讓脊椎損傷患者體驗?zāi)_踏實地感覺的“人工觸感”。第二，盡管無數(shù)次動物實驗證明通過手術(shù)在大腦中植入傳感器是安全的，但其引起的倫理問題無法被忽略。尼科萊利斯受到科幻電影的啟發(fā)，創(chuàng)造出“腦電波穿感帽”，也就是幾年前被眾人熱議的ECG意念控制頭盔，讓整個研究徹底擺脫了科學(xué)理論的限制。