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《未来简史》中能升级人类的头盔是怎么回事

来源:观察者网 2017-02-08     

  【文/ 观察者网专栏作者 孙武】

  近期出版的中文版《未来简史》是一本畅销书,早在去年10月,罗辑思维旗下的“得到”就以收费的“精英日课”的形式,讲解了此书的内容,供付费阅读的精英们分享其中的知识。

  讲授人万维钢对《未来简史》的解读,如今也以读书笔记的形式随书附赠,其内容基本是对原书的复述。令人遗憾的是,作者本人的观点已经足够大胆,而“精英日课”的介绍,则在原书中这些所谓的“新知”基础上进一步夸大。

  神奇头盔能去除你不想要的想法?

  比如万维钢在篇幅不大的解读中两次提到了这样一个新奇的例子,以下是其解读原文:

  美军研发了一种叫作“经颅直流电刺激器”的头盔,带上这个头盔可以让人集中注意力,也就是说它能把你不想要的各种想法全都去除,让你专注于一件事儿。实验表明这个头盔的确有利于士兵战斗,而且还能促进学习。

  这个例子是书中几个核心论点的重要证据之一,如作者认为科学家已经发现“自由意志是一个幻觉”,因此自由主义的基本假设都不成立了,作者还认为人类精英正试图用生物和计算机技术对自己进行升级,想要变成神人。这些惊世骇俗的观点,需要有说服力的依据,作者举的最有代表性的例子之一就是这个。

  但作者在原文中说得很清楚,“美国军方正在测试这种头盔,希望提升士兵在训练或实战时的专注力和表现”,“目前距离能下定论还很遥远,而且经颅直流电刺激器的效用还是远远名过其实”,“直到2016年,经颅直流电刺激器仍在起步阶段,也无法预测是否会在何时成为成熟的科技”,这些表述,就和“精英日课”复述的内容有明显区别了。尤其是“它能把你不想要的各种想法全都去除”,属于“精英日课”的解读者自己脑补。

  原文虽然有这些谨慎的说明,也并非没有问题,因为仅仅是一项还没影子的黑科技,这个例子就平淡无奇了,尚不能违反常识得出什么新鲜的见解,每天媒体都会报道各种这类还在前瞻阶段的科技新闻,离实质性的突破还很遥远,仅仅据此,书中的很多大胆观点也会缺乏说服力了。

  电流刺激能使你达到高手的状态?

  于是作者在原书中补充了一个报道,说《新科学家》(New Scientist)的记者Sally Adee就曾获准前往一处狙击手训练地点,亲身测试效果。她戴头盔之前,在战场模拟室表现很差,等她戴上了头盔,居然把20个虚拟恐怖分子全部击倒了。

  不过作者随后又谨慎地表示:“到目前为止,通过这种方式增强能力只能维持短暂的时间,Sally Adee的体验能到20分钟,可能是特例中的特例(甚至只是安慰剂效应而已)。关于经颅直流电刺激器,多数已发表的研究都是人类样本数极少,情景也有特殊限制,而且长期影响和危险仍然完全未知。”

  这确实是《未来简史》这本畅销书高明的地方,先介绍一个根本没做双盲对照、毫不科学的实验,用惊人的结果吊起读者的胃口,然后再打补丁,使严谨挑剔的批评者也无话可说。

  查阅《新科学家》2012年的报道原文后发现,Sally Adee确实讲述了自己经历的这个测试,不过叙述非常含糊,实验的具体过程并不明确,主要是渲染了一番戴头盔前后的差别,其可信度就需要读者自己判断了。对于关心这项科技进展的人来说,这篇报道中别的内容更有意思,能够使我们猜出这个实验可能是怎么回事。

  这篇报道介绍了一种叫“心流状态”(flow state)的体验,按照芝加哥大学心理学家Csikszentmihalyi在上世纪70年代末的定义,这种状态有四个特征:第一是全神贯注,第二是自成目的性(参与的活动以其自身的目的作为回报),第三是甜蜜点(这种感觉是你的技能完美匹配你手头的任务,没有无聊挫败之感),最后是自然而然的感觉(比如“钢琴仿佛自己在演奏”)。

  科学家发现,在这种“心流状态”中,无论是象棋高手,还是奥运弓箭手或职业高尔夫球手,大脑前额叶皮层中显示较少的活动。这似乎表明,使大脑负责批判性思维的部分保持沉默,有助于更多自动的过程,进而产生轻松流畅的感觉。科学家还发现,这种状态下,大脑皮质激活减少,alpha波增加,说明集中注意力会使其它感觉输入被抑制,此时往往伴有较慢的呼吸和较低的脉搏率。

  那么,新手能否用捷径达到这种行云流水般的状态呢?据科学家说,当你关闭了有意识的思维,不再想你在做什么,而专注于结果,就能接近这种状态。在一组实验中,科学家训练新手使用神经反馈,让每个人都连接到电极以及测量心跳的监视器,通过控制他们的呼吸,让他们根据面前屏幕上的波形,学习刻意操纵来显示特定的脑波,设法产生“心流状态”的alpha波。

  据实验者说,“当我以为我已经实现了,它们蒸发了,我失去了集中注意力。”那么有没有更快的办法?有,那就是Sally Adee经历的这个实验。把大脑变成一个9伏特的电池,正极在太阳穴,负极在左臂。据说,美国国防高级研究计划署的加速学习项目,一直使用这种形式的经颅直流电刺激缩短训练狙击手所需的时间。

  科学家认为轻度电击使该区域的神经元膜去极化,细胞更易兴奋和响应输入,在某人练习技能时,会加快新的神经通路的形成。据说这种方法略微提高了狙击手发觉威胁的速度 (Experimental Brain Research, vol 213, p 9)。据受试者报告,感觉时间过得快,运动似乎变得更自动,注意力集中,感觉平静且立即见效。

  为什么经颅直流电刺激(tDCS)能促成“心流状态”呢?一种可能性是电极以某种方式降低前额皮质中的活性,该区域用于批判性思维。一些神经元可以使其网络中其他脑细胞的信号静音,所以可能刺激大脑的一个区域会降低另一个区域的活动。但并不是所有形式的tDCS都能产生这样的作用,从全局角度tDCS到底产生了什么效应也不清楚,科学家们还在争论。有科学家怀疑,前额皮质如果最初没有参与任务,学习实际上会受损。

  当然还有其他各种解释,比如《新科学家》的这位Sally Adee又在另一篇报道中说,大脑冲击疗法可能通过增强大脑组织中的钙起作用。

  大脑刺激术是不是伪科学?

  除了《新科学家》这篇报道,对于这项美国军方的科技,《科学美国人》2011年也有报道,tDCS被用于训练飞行员挑选复杂雷达图像中的目标,据说不仅加速学习,还在持续长达40分钟的试验中保持识别威胁的准确性,通常这只能保持20分钟。

  使用tDCS后,大脑中到底有何变化?这篇报道则说,研究人员使用脑磁图(MEG)记录由感觉刺激(例如声音,触摸和光)产生的磁场(脑波),来测试受试者接受tDCS。研究人员报告说,tDCS对响应于刺激手臂中的感觉神经而产生的脑波的振幅提供了六倍的基线增强。在tDCS停止后,效果也持续很长时间,50分钟内,感觉诱发脑电波仍然是正常情况的2.5倍。这些结果表明tDCS增加大脑皮层兴奋性,从而增加对感觉输入的反应,加速皮层电路中的信息处理。

  不过报道中也说,空军和其他对经颅刺激感兴趣的人的问题是,这些研究结果是否会随着时间推移而持续下去,或者是否会落入伪科学的垃圾箱。

  无论如何,这项技术的使用还非常粗糙暴力,有太多没搞清楚的地方,这个例子离《未来简史》预言的人类能控制大脑、干涉自由意志,升级自我到“神人”的境界都还太远。

  最新的研究更加证实,tDCS刺激时灵时不灵,不同的实验对刺激的组数要求也不同,结果都有适用范围。2014年,BBC一篇题为《警惕大脑电子刺激》的报道,指出了这类技术的风险,如错误的使用会导致副作用,包括幻视(白色闪烁),恶心,头痛和疲劳,局部刺痛和红肿。有人使用后,甚至发现自己性格似乎改变,容易经常生气。

  2016年,Science上发表了一篇题为《尸体研究挑战大脑刺激方法》的文章更是说:“tDCS是一个藏污纳垢的海洋,是一门坏的科学。有些人不停在tDCS这个坦克里充气。”

  这篇文章说,纽约大学的Gy?rgy Buzsáki在纽约市中城希尔顿大宴会厅的一个观众席上展示了一张幻灯片,在认知神经科学学会年会上发出了杂音。这不仅是一个人类尸体的恐怖形象,超过200个电极被插入它的大脑,他和同事模仿日益流行的脑刺激形式,却发现几乎没有任何电流进入大脑,高达90%的电流被覆盖颅骨的皮肤重定向,而活人的皮肤只会分流更多的电流远离大脑,因为它比尸体的头皮含更多水。

  其实,这项技术毫不“未来”。自古以来就有很多电刺激对大脑进行调控的报告。罗马皇帝克劳迪亚斯的医生曾经描述了如何利用电鳐向颅骨释放电流来缓解头痛。古希腊名医加伦、老普林尼也都描述过类似的发现。随着18世纪电池的发明,意大利生理学家Giovanni Aldini等人采用经颅电刺激治疗抑郁症。

  本世纪以来经颅直流电刺激技术不断发展,不仅美国军方在做研究,欧美许多公司都推出了价格高昂的tDCS设备产品,可见这项技术毫不神秘。如德国NeuroConn公司的产品全部通过欧洲CE认证,可以在欧盟面向临床销售,主要用于神经康复领域的临床应用。

  《未来简史》说的脑操控术也并不新鲜,20世纪最富盛名和争议的神经生物学家德尔加多(Jose Delgado)在公牛的脑中植入了刺激接收器,只需按下无线电波发射器上的开关,就能远程启动刺激接收器,释放刺激信号,平息公牛的怒气。他在哈佛大学的合作者们写书(《暴力与脑》)倡导使用脑操控术像驯服公牛一样驯服黑人,减少黑人暴乱。

  20世纪80年代,法国医生发现刺激丘脑可以缓解和改善帕金森症的震颤以及其他运动缺陷。关于这种深部脑刺激是如何起作用的,科学界至今不能达成共识。

  如今,科学家还在探索脑机接口(BMI),2012年,一位瘫痪14年的中风女人使用意识控制机械手臂将一瓶水喂到自己嘴中。2015年,国防科大公布视频,展示国内首款“脑控机器人”。让瘫痪病人通过劳“心”操控自己的肢体或机械手,在原理上可行,这个方向可能会有更光明的前途。

  去年,中国科学院神经科学研究所、中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心、香港科技大学生命科学部和分子神经科学国家重点实验室、中国科学院自动化研究所在 《Neuron》上联合发表了一篇概述论文介绍中国脑计划,其中这样评论tDCS:

  物理刺激的使用(涉及到诸如经颅刺激和经颅直流电刺激的工具)已经引起了对脑疾病的治疗处理的广泛关注,但是这些工具的使用却缺乏特异性和生理健康的基本条件。

  这种评价负责而实事求是,相信,对中国科学家在理解人类认知的神经基础上的探索,我们可以报以更多期待。