近年来，大脑刺激技术（Brain stimulation technologies）正受到越来越多的关注。作为人体最重要的器官，大脑肩负着调节机体功能的重任，同时也是意识、精神、语言、学习、记忆和智能等高级神经活动的物质基础。在探索大脑奥秘的过程中，科学家们不仅仅是停留在了解大脑的结构和功能层面上，而是更进一步，希望借助相关技术改变大脑的神经活动。

相关历史记录显示，在公元47年左右的美索不达米亚就有人使用电鳗的生物电来调节疼痛以及治疗关节炎、头疼等；而第一例记录在案的为病人实施的脑部电流刺激，是美国医生Roberts Bartholow在1874年进行一场开颅手术时，对病人大脑皮质进行了电刺激并诱发了癫痫。

经过百余年的发展，大脑刺激技术已不是陌生事物，同时，随着技术的发展，一些新的可能性也正在被激发。近期，在英国伦敦的一场科学会议上，包括神经科学家、脑外科医生、精神病学家和伦理学家等，都在热烈讨论利用磁脉冲或电脉冲改变大脑运作方式的最新技术。

这项技术其中一类工具的工作原理是将一个装置放在人的头上，另一类方法包括切割人的头骨，将针状电极插入大脑深处。在这两个极端之间还有很多方法，科学家们仍在了解它们的运作方式，以及如何更好地使用它们。与此同时，一些人正在生成关于个人大脑的大量数据，这些数据有可能在法庭上被用来“对付”他们。

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我们已经知道，大脑刺激可以帮助一些对药物没有反应的帕金森病和抑郁症患者。但这次会议上的科学家们正在突破界限，他们中的一些人正在探索大脑刺激治疗强迫症、酒精和物质使用障碍、中风恢复，甚至长期新冠肺炎。而另一些人正在研究如何增强健康大脑的工作方式，无论是通过改善我们的记忆力，还是帮助我们变得更警觉或更擅长数学。

大脑刺激技术正在迅速发展，而且我们已经做好了准备，在未来几年里，至少有一些形式会成为医学的主流。一些新近的技术评论文章介绍了相关技术的进展，其中一个是记录和分析人们大脑中大量数据的能力。曾几何时，这项技术的实现几乎是无法想象的，到了现在，对于患有严重或无法治愈的癫痫的患者来说，在他们的大脑中植入电极一周或更长时间是非常常规的操作。这使得医生能够找出他们的癫痫发作从大脑的哪个部位开始，因此外科医生可以切除那部分脑组织并停止癫痫发作。

如今，神经科学家还可以使用基于AI的工具来帮助理解收集的其他数据。例如，这可能有助于我们弄清楚当我们休息、聊天或吃饭时大脑在做什么。一个团队的研究数据显示，大脑似乎在相对稳定和混乱的时期之间循环。

将电极植入大脑也可以帮助我们理解其他疾病。以抑郁症为例，多个研究团队正在调查大脑深层刺激是否能帮助那些严重症状的人，这些症状不能用典型的抗抑郁药治疗，甚至不能用电惊厥疗法等最后手段来治疗。最尖端的方法涉及所谓的“闭环”设备。这些设备的设计目的是记录大脑中发生的事情，然后只有当人们看起来可能会变得更糟时，才会发出一股电流。

还有一种趋势是远程大脑刺激疗法，可以在给在家中的人们提供治疗，同时将他们的大脑记录发送到医生的办公室。不过，这两种方法都涉及收集、存储和共享大脑数据，这些数据可能会揭示大脑在任何给定时间的状态，并提示人们当时正在做什么或感觉什么。

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“这会成为一个问题吗？”在加拿大渥太华大学神经科学研究法律、伦理和政策问题的詹妮弗·钱德勒说道，“这取决于如何使用这项技术。”

钱德勒强调了罗斯·康普顿的案件，他在2016年被控烧毁俄亥俄州的家时，使用了自己的心脏数据。康普顿声称，他半夜醒来时发现自己的房子着火了，匆忙抓起几件物品，打碎了一扇窗户，然后逃走了。

但在当局在他的衣服和鞋子上发现汽油痕迹后，他们发布了搜查令，允许执法部门扣押他的心脏起搏器收集的数据。一位心脏病专家作证说，鉴于康普顿的心脏健康状况，他不太可能迅速将物品运出家门。

钱德勒警告说，从一个人的大脑中提取的记录也可以使用在类似的途径。她回忆说，去年夏天，一家制造大脑设备的公司的人告诉她，执法部门要求从癫痫患者大脑内的植入物中获取录音。这个人被指控袭击了一名警察，但大脑数据证明，当时他只是癫痫发作。

虽然数据为那个人解除了控诉，但类似的数据记录也可以很容易地被用来“对付”其他人。例如，神经记录甚至可以表明，车祸中的驾驶员是否警觉或专注于道路。

目前还不清楚未来刑事司法系统将如何使用这些记录数据。但鉴于我们在该领域看到的研究和技术进步的爆炸式增长，现在就开始思考其用途以及如何保护大脑数据非常重要。

大脑刺激技术包括超侵入性（脑外科医生将电极插入大脑）到非侵入性（磁铁穿过颅骨）等。但即使是非侵入性的形式，也能引起大脑以及我们的思维和感觉的某种变化。所以它们可能比我们想象的更具侵略性。

一种“记忆假体”植入物似乎可以改善脑损伤患者的记忆力。该设备的设计目的是模仿我们大脑通常在海马状结构中形成记忆的方式。正如去年的一个报道，一种非侵入性的大脑刺激方式，通过一个游泳帽的电极发出柔和的电脉冲，似乎可以改善老年人的记忆力。

植入抑郁症患者大脑的电极有助于我们更好地理解和治疗抑郁症。一个团队使用了一组电极来开发一种“情绪解码器”，该解码器被设计用来判断一个人何时进入抑郁状态并帮助扭转抑郁状态。

当然，技术快速发展的同时，我们也应该有所警惕，因为这些大脑数据如果落入错误的人手中，也将带来不可估量的危险。但不管怎样，这些技术的发展总是能让脑科学界为之振奋。

在过去一个多世纪里，多项诺贝尔奖涉及脑科学和神经科学的相关技术。目前全球多个主要国家也都推出了脑研究计划。毫无疑问，脑科学在21世纪甚至22世纪都会是最前沿的科学领域之一。在认识大脑、维持大脑健康、发展类脑智能这三大方向上，也涌现出很多科学成果，这一点从历年的《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”评选就能看出。

2006年入选“全球十大突破性技术”的“弥散张量成像”(DTI) 技术通过追踪大脑中水分子扩散的方向来绘制其中轴突的分布和走向，让我们得以一窥大脑中神经元之间传输电信号的脑白质的真容，这一大脑成像技术的重大进展加深了我们对大脑运作方式的认知。

2008年入选“全球十大突破性技术”的“神经连接组学”则是通过荧光蛋白等技术给大脑的神经网络进行染色，从而尝试为神经系统中收集、处理和存储信息的错综复杂的神经回路创建物理映射，方便直接观察。这一技术大大提高了科学家观察大脑的“图像分辨率”，使得他们可以在“大脑线路图”中一目了然地观测信息是如何在大脑的不同区域、不同神经元以及不同突触之间传输的，进而研究各种发生机制，以及精神类疾病、神经系统疾病究竟是哪些线路出错导致的缺陷。

2014年入选的“大脑图谱”则是受益于偏振光成像技术的发展而产生的脑神经科学突破。同样是在欧洲的人类大脑计划 (HBP) 的资助下，一个由德国和加拿大科学家领导的研究小组花了十年的时间制作了一个大脑的三维图集，构建了一个支持在其中自由游走、放大、缩小以查看细节的高精度“数字大脑”，可以让科学家非常清晰地看到完整脑组织内细胞和神经纤维的排列以及神经元、神经回路的空间结构，其分辨率达到了此前这类图集的50倍。

在过去20余年里，《麻省理工科技评论》“全球十大突破性技术”榜单收录了包括脑科学在内的多项前沿科学技术，如今榜单也已伴随我们走过22载光阴，超200项的突破性技术正如一部前沿科技发展史，记录了时间长河中那些闪闪发光的技术灵感和科技突破。

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原文作者：杰西卡·哈姆泽鲁