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    據英國廣播公司網(wǎng)站報道，每當向人介紹自己的工作時(shí)，史蒂文？波特（Steven Potter）教授都會(huì )這樣說(shuō)："我是一位神經(jīng)工程專(zhuān)家，我的目標是制造一個(gè)大腦。"

    這里的問(wèn)題并不在于人體組織工程是多么不同尋常，甚至并不是利用神經(jīng)細胞進(jìn)行組織工程研究有多么不同尋常，畢竟既然現在醫學(xué)上已經(jīng)實(shí)現了利用心臟或皮膚細胞進(jìn)行的生長(cháng)實(shí)驗，換成神經(jīng)細胞又有何不行的呢？

    然而這里所隱含的，實(shí)際上是一項令人興奮又隱隱感到不安的科學(xué)分支：即脫離身體之后培養的大腦細胞的神經(jīng)生理學(xué)研究。這聽(tīng)起來(lái)不像是一位嚴肅的科學(xué)家應當涉足的領(lǐng)域。

    然而史蒂文？波特，這位美國佐治亞理工學(xué)院生物化學(xué)工程學(xué)院的教授仍然堅持認為，像"大腦","意識"之類(lèi)的這些詞匯都屬于他的研究范圍。他表示："我和許多其他神經(jīng)科學(xué)家之間的一點(diǎn)不同就在于我相信存在一種思維的漸變譜線(xiàn)。并不存在突然出現的思維，有的僅僅是逐漸顯現的思維。"他說(shuō)："我認為不同的動(dòng)物擁有不同程度的思維水平。甚至對于每個(gè)人也是這樣，你是否喝了咖啡，你是睡著(zhù)還是醒著(zhù)，這都影響到你所具有的思維水平。從這種意義上說(shuō)，任何時(shí)候你都擁有不同水平的思維，因此，當你循著(zhù)這樣的思路往下走，你會(huì )開(kāi)始發(fā)現一些原始形態(tài)的思維形式存在在那里。"

    傾聽(tīng)細胞的聲音

    在波特的實(shí)驗室，所有的培養皿和全世界各地的生物學(xué)實(shí)驗室中使用的傳統培養皿之間存在一個(gè)顯著(zhù)的不同，那就是這里的培養皿內都加裝了電極陣列，這些電極被用于"傾聽(tīng)"培養皿內神經(jīng)細胞產(chǎn)生的電信號。另外一項受到歡迎的設備是腦電波記錄儀，這種儀器一般是被用于測量受試病患的大腦活動(dòng)信號的。

    神經(jīng)元是由數以萬(wàn)計的單個(gè)細胞組成的，而我們的大腦則是由數千億個(gè)這樣的神經(jīng)細胞組成的。用在波特實(shí)驗室工作的研究生麥克？庫坎達爾（Michelle Kuykendal）的話(huà)來(lái)說(shuō)，這就是"大腦的冰山一角。"

    波特教授承認，你無(wú)法對這些實(shí)驗結果抱有太大的希望。但是他說(shuō)："我們確信這些神經(jīng)元中的某一個(gè)擁有一些復雜的行為，即便組成它的只有1萬(wàn)個(gè)神經(jīng)細胞。有一些昆蟲(chóng)，低等的動(dòng)物的大腦便差不多擁有這種水平的大腦。"

    當這些神經(jīng)細胞最初被放置于培養皿的電極環(huán)境之中，它們沒(méi)有任何表現。將它們從活體動(dòng)物，如小鼠的組織中取出并進(jìn)行培養準備的過(guò)程，對這些神經(jīng)細胞進(jìn)行了重新設置，一你才它們已經(jīng)喪失了原來(lái)?yè)碛械娜魏谓Y構屬性。在顯微鏡下，使用延時(shí)攝影術(shù)，研究人員可以清晰地觀(guān)察神經(jīng)細胞觸突的生長(cháng)，慢慢找到并與周遭的其它神經(jīng)細胞之間建立起聯(lián)系。

    這一過(guò)程看上去就像是神經(jīng)細胞正在盲目的四下尋找，但實(shí)際上神經(jīng)細胞在這一過(guò)程中會(huì )同時(shí)釋放化學(xué)信號來(lái)幫助引導這種行為。隨著(zhù)越來(lái)越多的細胞觸突之間建立起聯(lián)系，整個(gè)神經(jīng)元體系從電信號上看漸漸表現出生命的特征。

    本？威利（Ben Whalley）來(lái)自英國雷丁大學(xué)，他所做的實(shí)驗起步于人體干細胞培養。他說(shuō)："這就像是一個(gè)巨大的網(wǎng)絡(luò )，一個(gè)縱橫交錯的蛛網(wǎng)。這不是一個(gè)靜態(tài)的系統。這就是為何你必須非常積極迅速的對這一系統開(kāi)展監測。"

    相同的過(guò)程在我們嬰兒時(shí)期的大腦中曾經(jīng)發(fā)生過(guò)。事實(shí)上，我們的一生之中這一過(guò)程都會(huì )持續進(jìn)行，神經(jīng)元觸突的再配置--這是我們學(xué)習能力和記憶力的來(lái)源。

    跟我說(shuō)話(huà)

    但是在這些培養過(guò)程中，和在我們大腦中發(fā)生的同樣過(guò)程所不同的是，科學(xué)家們可以觀(guān)察其發(fā)生，并加以干預。波特和威利都使用了電極的手段"跟細胞說(shuō)話(huà)",并聆聽(tīng)它們的回答。

    波特博士表示："我們可以觀(guān)察到哪一種特定的電極輸入會(huì )導致某一特定方向上的神經(jīng)觸突聯(lián)系加強。我們可以觀(guān)察在電極刺激下發(fā)生的反應，我們可以嘗試加強某一個(gè)電極的強度或者弱化另外的電極強度并觀(guān)察相應的結果。"

    威利指出，由于這些神經(jīng)元擁有"自己的思維能力",因此我們可以對它們發(fā)出指示信號的量存在一個(gè)限度。他說(shuō)："如果你施加一個(gè)電刺激，并持續2~3分鐘，你會(huì )發(fā)現培養皿中的神經(jīng)元退回到它們的孵化器中了，整個(gè)體系中充斥著(zhù)各種信號，而這些信號的產(chǎn)生與你施加的外來(lái)電信號之間似乎關(guān)系并不大。"

    艾米？史密斯（Immy Smith）是本？威利實(shí)驗室中的博士后研究助理，他承認這些細胞的這種反應有些令人沮喪。史密斯博士表示："當我們不去照看它們時(shí)，我確信它們仍然是神經(jīng)細胞，做著(zhù)它們想做的事。而當你在培養人體細胞時(shí)你就會(huì )有一種非常奇怪的感覺(jué)，因為你會(huì )看著(zhù)這些神經(jīng)細胞，然后思索：你們在那里面做什么？你們在想什么？"

    波特博士認為這種與世隔絕的細胞培養環(huán)境對于其中的神經(jīng)細胞組織是一種折磨，他將其比作"感覺(jué)剝奪".常常這些神經(jīng)細胞會(huì )突然爆發(fā)出一陣嘈雜的電信號，波特博士將其比作人的癲癇發(fā)作。他說(shuō)："每個(gè)神經(jīng)細胞都等待著(zhù)信號的輸入。如果沒(méi)有這種信號輸入，神經(jīng)細胞便會(huì )不斷檢測，試圖去放大檢測到的微弱信號，即便這信號實(shí)際上只是背景噪音。隨著(zhù)越來(lái)越多的神經(jīng)細胞加入到這一過(guò)程中來(lái)，整個(gè)網(wǎng)絡(luò )很快便被雜音充斥，就像一場(chǎng)燎原的野火。"

    人機系統

    在雷丁大學(xué)，威利博士與控制論專(zhuān)家斯拉沃米爾？納蘇托（Slawomir Nasuto）合作，創(chuàng )建起一個(gè)"大腦模擬實(shí)驗室",在這里他們研究將神經(jīng)元與機器人連接在一起的方法--或者至少是將神經(jīng)元與模擬機器人連接起來(lái)的方法，因為這樣一來(lái)便可以讓神經(jīng)細胞產(chǎn)生的信號觸發(fā)真實(shí)的動(dòng)作，并且對其輸入的也將是真實(shí)的信號。

    威利博士目前已經(jīng)證明，一輛裝備了"接近傳感器"的輪式機器人可以在數天時(shí)間內學(xué)會(huì )避開(kāi)墻壁。這種行為看上去毫無(wú)疑問(wèn)是一種"聰明"的表現，但是威利博士宣稱(chēng)"我并不想在這一點(diǎn)上就有關(guān)智慧方面做過(guò)多的暗示。"

    而在波特教授的實(shí)驗室，研究組與西澳洲大學(xué)的藝術(shù)家們合作，創(chuàng )建了一個(gè)機器人裝置藝術(shù)項目"沉默阻擊"（Silent Barrage），這個(gè)裝置可以由神經(jīng)元組織通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行控制。佐治亞理工學(xué)院的瑞利？澤勒-湯森（Riley Zeller-Townson）評價(jià)道："這是全世界最大的人機系統，因為其一端在地球的這邊，而另一端卻在地球的另一邊。"

    尚未解決的問(wèn)題

    湯森博士對這一系統的興趣不僅僅局限于其外觀(guān)，他對于這一系統所體現的技術(shù)方面因素同樣感興趣。并且他還指出了這一系統尚需要進(jìn)一步解決的幾個(gè)方面的問(wèn)題。

    他表示："作為生物體組成部分的神經(jīng)系統，我們認為是具有其自身利益的，簡(jiǎn)單的說(shuō)，它希望自己能夠活著(zhù)。但一旦我們將其從生物體中單獨取出來(lái)，這種關(guān)系似乎也就隨之遠去了。"他說(shuō)："再也沒(méi)有可以賴(lài)以生存的身體存在，皮之不存，毛將安附？神經(jīng)系統本身的內部，究竟是什么樣的機制在制約著(zhù)這種自身利益關(guān)系？它擁有思維嗎？它擁有經(jīng)驗的體察嗎？"

    然而在"大腦模擬實(shí)驗室",研究組的思路是將注意力集中于神經(jīng)細胞學(xué)習能力的研究上。納蘇托教授表示："我們希望對一些更加復雜的機器人系統進(jìn)行研究，這樣我們就將能獲得一些操作物品的能力，如抓握，翻轉，將物品移動(dòng)到跟前，并且擁有某種最低水平的視覺(jué)。"

    這一想法的核心思想是要建立一個(gè)"閉合循環(huán)",即要讓神經(jīng)系統的信號得到回饋，這樣機器人系統才能將其原先的規劃設想與實(shí)際的操作結果進(jìn)行比較，并在此過(guò)程中學(xué)習新的技能。這一過(guò)程其實(shí)是跟嬰幼兒在不斷嘗試摸索中掌握一些基本的動(dòng)作技巧是相同的道理。但是自始至終，科學(xué)家們都可以在顯微鏡下觀(guān)察神經(jīng)元組織內部的電信號活動(dòng)狀況，并觀(guān)察這一組織不斷塑造自己的過(guò)程。

    一些獎勵性的化學(xué)物質(zhì)，如多巴胺，可以被用于當機器人成功完成一項任務(wù)時(shí)候的獎勵。波特博士指出，由神經(jīng)元組織自主掌握的多巴胺分發(fā)系統有時(shí)會(huì )表現出一種上癮的跡象，它需要學(xué)習只有當自己確實(shí)需要時(shí)才調用這種化學(xué)品。

    但或許在整個(gè)過(guò)程中最令人震驚的則莫過(guò)于"自我意識"的模糊顯現。波特博士表示："自我意識并非人類(lèi)神經(jīng)細胞內在擁有的屬性，而是源自于一個(gè)特殊的機制，其監控人類(lèi)大腦內部正在發(fā)生的事件。我們培養皿中的神經(jīng)元組織還不具備這種意識，但是我們可以將其加入進(jìn)去。"他說(shuō)："我們的計算機程序可以監控組織的運動(dòng)模式，并將信息通過(guò)電極傳回給組織。這就模擬了大腦的自我意識機制。這當然是非常低級的自我意識形態(tài)，但至少這是一個(gè)很好的開(kāi)端。"

    盡管聽(tīng)上去還非常遙遠，但是目前我們所擁有的這些證據已經(jīng)可以確鑿的證明不管有多么神秘莫測，我們所有的思維和感受都的確來(lái)自于我們的大腦組織。佐治亞理工學(xué)院的研究生麥克？庫坎達爾表示："所有研究腦科學(xué)的人之所以從事這項工作，都是為了揭開(kāi)大腦的奧秘。但是更棒的是，我們現在已經(jīng)從大腦中提取到很多信息，并逐漸接近這個(gè)謎團的真相，因此我們有了更大的主動(dòng)權，并能更好的理解這一切。"