“第三只眼”:點亮人工視覺
2025年6月13日,埃隆·馬斯克(Elon Musk)旗下的神經科技公司Neuralink公布了一項震撼神經科學界的成果:一只植入“盲視”(Blindsight)設備的猴子,成功感知到了物理世界中不存在的視覺線索。工程師Joseph O'Doherty在會上展示的數據令人振奮:在超過三分之二的測試時間里,這只視覺皮層被植入設備的猴子,能準確地將目光轉向研究人員試圖在其大腦中“創造”的視覺目標。這意味著,通過直接刺激大腦視覺皮層,科學家成功繞開了眼睛和視神經等傳統視覺通路,在大腦中直接“點亮”了人工視覺。
雙線并進:解碼運動與重建視覺
在探索視覺重建的同時,Neuralink在運動控制領域也取得了矚目成就,形成了一種雙管齊下的研發策略——同時瞄準人類中樞神經系統的兩大核心功能:感覺輸入與運動輸出。
早在2021年,該公司就展示了獼猴“佩吉”(Pager)僅憑意念操控經典電子游戲《乓》(Pong)的能力。該實驗通過記錄佩吉大腦運動皮層的神經信號,并將其解碼為控制游戲擋板的指令,生動展現了腦機接口((Brain-Computer Interface,BCI))在解碼運動意圖方面的潛力。
這些在非人靈長類動物身上取得的突破,為Neuralink的人體試驗鋪平了道路。
“佩吉”(Pager)用意念玩電子乒乓球游戲 | 圖源:Neuralink
基石之上:公共資助與學術先驅的漫長耕耘
盡管Neuralink等公司近期吸引了大量關注,但BCI技術的輝煌絕非硅谷初創企業的一朝之功。它矗立在數十年由公共資金滋養、在大學實驗室中依托非人靈長類動物(NHPs,主要是猴子)模型穩步攀登的科學階梯之上。BCI的故事始于猴子,并由它們一步步推向高峰。
1969:意念控制的誕生
華盛頓大學的埃伯哈德·費茨((Eberhard Fetz))教授完成了BCI領域的奠基性實驗。通過在猴子運動皮層植入單根電極并連接到示波器,并訓練它通過改變腦電波移動示波器指針來換取食物獎勵。這項看似簡單的實驗卻開創性地確立了BCI技術的核心范式:大腦信號→機器解碼→反饋強化。當猴子學會通過改變神經元放電頻率來移動屏幕指針以獲取獎勵時,一個全新的研究領域就此誕生。
2002:身體延伸的革命
杜克大學米格爾·尼科萊利斯(Miguel Nicolelis)團隊的突破性研究將BCI技術推向新高度。研究人員在恒河猴腦部植入包含320個電極的陣列系統,觀察到猴子能夠將機械臂完全"同化"為自身身體的一部分。這一發現不僅揭示了大腦驚人的神經可塑性,更證明了外部設備可以成為身體的自然延伸。當猴子無需實際移動手臂就能精準操控機械臂時,為癱瘓患者的功能重建帶來了希望曙光。
尼科萊利斯團隊實驗裝置示意圖。從多個皮層區域同步記錄神經元群體的細胞外電活動信號,隨后驅動機械臂執行抓握動作。| 圖源:The American Physiological Society
2023:介入術式的飛躍
2023年5月南開大學段峰教授團隊成功完成全球首例介入式腦機接口非人靈長類動物試驗。試驗中,科研人員通過介入手術將介入腦電傳感器貼附在猴腦血管壁上,無需開顱手術即可采集到顱內腦電信號,相較于傳統侵入式和非侵入式腦機接口,兼顧了安全性、識別穩定性。此次猴試驗,不僅成功采集并識別到非人靈長類動物介入式腦電信號,還實現了動物對機械臂的主動控制,實現了介入式腦電信號從被動采集到主動控制的技術飛躍,突破了血管內腦電信號采集、介入式腦電信號識別等核心技術。
猴子通過“意念”吃到食物 | 圖源:南京大學
為何是猴子?不可替代的科研伙伴
縱觀BCI發展史,一個核心問題反復浮現:“為什么總是選擇猴子來做試驗?” 這一選擇并非偶然,而是源于科學研究的內在需求。
非人靈長類動物之所以成為BCI研究的黃金標準,根本在于其與人類在腦結構、生理機能、遺傳學和發育過程上存在深刻相似性。研究表明,人類大腦在很大程度上是靈長類大腦的“擴展版”。對BCI至關重要的腦區(如運動皮層、視覺皮層),在獼猴與人類間表現出高度的結構和功能同源性。
除卻結構相似性,非人靈長類動物還具備執行復雜認知與運動任務的能力(如精密的手眼協調)。這種高階行為能力對于測試先進BCI系統具有不可替代性。尤為關鍵的是,其與人類高度相似的手部精細運動控制能力,為開發高精度動作解碼算法提供了不可或缺的研究基礎。
最重要的是,在將此類侵入性技術應用于人類患者之前,非人靈長類動物研究是評估其安全性和有效性的不可或缺的臨床前步驟。這是所有先驅實驗室都需要遵循的科學路徑。
幼年獼猴 | 圖源:國家非人靈長類實驗動物資源庫
因此,BCI研究的目標越宏大——無論是重建視覺、解碼語言還是恢復靈巧運動——對非人靈長類動物模型的依賴就越不可避免。這種科學必然性,直接催生了一個根本性的倫理悖論:恰恰是使非人靈長類動物在科學上無可替代的與人類的相近性,構成了從道德上反對將其用于侵入性研究的核心依據。因為與我們相似,意味著它們也可能以相似的方式感受痛苦與不適。
未來之路:科技突破與倫理共擔
從猴子腦中延伸出的電極,正編織著人類重見光明、重獲行動自由的神經網絡。
BCI技術正加速從實驗室邁向臨床應用,為無數患者帶來新生的希望。當我們展望思維操控萬物、意識拓展疆界的未來圖景時,不應忘卻那些在實驗室里為人類福祉做出犧牲的“毛茸茸的先驅者”。它們的大腦是解鎖人類意識奧秘的鑰匙,它們的付出鑄就了技術的飛躍。
未來的征途,要求我們秉持最嚴謹的科學態度與最審慎的倫理考量。在追求科技突破的同時,我們肩負著尊重生命、善待這些特殊貢獻者,并最終將技術用于造福所有生命的重大責任。猴子們叩開的這扇腦機接口之門,通往的不僅是技術奇點,更是對人類智慧深度與倫理高度的嚴峻考驗。
來源: 實驗動物,人類健康的朋友