長期以來，醫生們一直在嘗試各種方法來“改善”人類大腦，但隨著我們對該器官內部運作的理解迅速增長，人工增強正變得越來越可行。軍事研究處於這項工作的前沿，其中大部分集中在藥物上。目標是培養更優秀計程車兵，但新興技術同樣可以應用於任何個人。
軍方希望給人員的大腦提神，因為人類是戰爭中最薄弱的工具。儘管幾個世紀以來，衝突技術取得了驚人和可怕的進步，但士兵基本上還是一樣的。他們必須吃飯、睡覺、辨別敵友、受傷後痊癒等等。第一個建立起更優越戰士的國家（或非國家）行為體將在軍備競賽中實現巨大的飛躍。在短期內，研究人員正試圖設計出能夠克服人類固有侷限性的輔助手段，例如精神疲勞。長期來看，成果可能會使世界各地的人們變得不知疲倦、不那麼恐懼，甚至更善於言辭。
戰場失眠
減少精神疲勞造成的人為錯誤至關重要，因為死於“友軍火力”的情況頻繁得令人震驚。這些悲慘的錯誤部分可歸因於長期部署伴隨的睡眠剝奪。對2002年發生在阿富汗的一起事件的調查意外地揭示了美國空軍對睡眠的興趣，在該事件中，兩名美國飛行員意外殺死了四名加拿大士兵，並造成其他八人受傷。在隨後的軍事法庭案件中，飛行員的律師指出，他們的客戶一直在服用右旋苯丙胺，有時被稱為“醒神藥”，也就是俗稱的“速效藥”，這在很大程度上沒有引起人們的注意。據稱，即使人們對安全性提出了質疑，但諸如右旋苯丙胺之類的苯丙胺類藥物通常被處方用於讓飛行員在30小時的任務中保持警覺。使用此類藥物也可能導致依賴性。
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空軍正在考慮苯丙胺類藥物的替代品，特別是莫達非尼，這種藥物也引起了長途商務旅行者的關注。莫達非尼以普羅 vigilance 的商品名銷售，於1998年獲得美國食品和藥物管理局批准，用於治療嗜睡症，並幫助控制與帕金森病、阿爾茨海默病和多發性硬化症等疾病相關的睡眠障礙。莫達非尼不是傳統的興奮劑；它似乎不是用喚醒訊號轟擊大腦的各個部分，而是透過特定的途徑，可能透過增加腦幹中的血清素水平，來推動大腦進入清醒狀態。其精確機制仍未被充分理解。
健康人使用這種藥物的誘惑是巨大的；有些人報告說，一劑藥就能讓他們像短暫的小睡一樣精神煥發。經常乘坐飛機的人已經獲得了這種藥物的處方，它肯定會成為大學生中的下一個熱潮，他們想要熬夜或只是能夠連續幾天盡情狂歡。長途卡車司機也是明顯的潛在使用者，甚至可能是濫用者。
在白天和夜晚輪班工作的工人也對此感興趣。他們經常抱怨在工作期間昏昏欲睡，而在他們想睡覺的時候卻失眠。空軍科學研究辦公室和位於賓夕法尼亞州弗雷澤市的 Cephalon 公司贊助了哈佛大學和賓夕法尼亞大學的一項研究，其中16名健康受試者被當作輪班工人對待：他們被剝奪了28小時的睡眠，然後在四天內被迫從上午11點睡到下午7點，並在那些夜晚保持清醒。服用莫達非尼的受試者在認知測試中的表現遠好於服用安慰劑的受試者。雙盲、安慰劑對照研究表明，一些受試者可以保持清醒超過90小時。
一些新聞媒體未經證實地聲稱，美國士兵在2003年前往巴格達的途中使用了莫達非尼。這並不令人驚訝。自古以來，最大限度地減少睡眠需求一直是戰爭策劃者夢寐以求的目標。中國長城的守衛者咀嚼含有麻黃鹼的草藥；印加戰士咀嚼古柯葉；19世紀的巴伐利亞軍官給他們計程車兵可卡因；一些國家計程車兵在第二次世界大戰期間使用了苯丙胺類藥物；當然，軍隊消耗了無數噸咖啡因和尼古丁。法國士兵在第一次海灣戰爭中服用了莫達非尼，《衛報》報紙在2004年報道說，英國國防部購買了24000片該藥物。
預防錯誤
儘管人們對莫達非尼感興趣，但問題仍然存在。它是否掩蓋了自然的睡眠需求，但未能讓人們保持他們認為的那樣的工作狀態？這對於飛行員和士兵來說可能是至關重要的，他們不應過高估計自己的準備狀態。長期使用後，內分泌系統和免疫系統也可能因缺乏睡眠而受到損害。
軍事科學家正在檢查安全問題。空軍位於聖安東尼奧市布魯克斯城市基地的 一位研究人員告訴線上新聞通訊《五角星報》，“所有跡象都表明莫達非尼是一種更安全的藥物，但我們不能肯定地知道這一點。” 但即使該化合物在戰鬥中被證明在健全的判斷方面是安全的，那麼對於那些多年來一直斷斷續續服用該藥物的人來說，長期影響又會如何呢？與睡眠剝奪相關的長期風險也未被充分理解。有證據表明，在睡眠期間，記憶和學習得到鞏固，大腦會更新其能量儲備。
研究表明，長期每天只睡四個小時的人的胰島素抵抗會增加，這是一種糖尿病前期症狀。但是，在沒有對睡眠目的的已被證實的解釋的情況下，除了不睡覺的人所經歷的明顯的身體不適——隨之而來的注意力不集中和事故風險增加之外，很難評估不睡覺的缺點。
一種最大限度地減少睡眠需求但又保持認知能力的干預措施將對軍隊具有重大優勢。步兵通常連續幾周每晚只睡三到四個小時。特種部隊人員在搜尋和救援行動期間可能會連續幾天保持清醒。國防高階研究計劃局（DARPA）正在撥款1億美元用於“預防睡眠剝奪導致的認知能力下降”。DARPA的國防科學辦公室表示，“如果你能防止在睡眠剝奪期間做出錯誤的決定，你就能主宰戰場。” 它還對如何逆轉睡眠剝奪期間可能發生的損失，以及研究人員是否可以“擴大可用記憶體空間，以便人們在巨大的壓力和睡眠剝奪下保持認知功能”感興趣。
軍事努力包括研究另一類藥物，即氨帕金類藥物，該藥物顯示出透過在使用抗精神病藥物時改善認知能力，在治療痴呆症和精神分裂症症狀方面具有一定的潛力。臨床試驗尚未發現其治療價值，但韋克森林大學一項公司贊助的研究中使用氨帕金類藥物對睡眠剝奪的恆河猴進行的試驗結果令人鼓舞。當睡眠被剝奪時，猴子的表現下降了15%到25%，反應時間增加了一倍。但是，單劑量氨帕金CX717消除了它們的表現缺陷和睡眠剝奪變化。一家生產CX717的公司贊助的一項未發表的人體試驗報告稱，16名被剝奪了一個晚上睡眠的男性在服用該藥物後，在記憶力和注意力測試中表現更好。進行這項研究的科學家說，“我們沒有看到任何不良事件。”
我們能走多遠？
軍事工作僅僅是控制睡眠-覺醒週期的密集努力的開始。希望只在想睡覺時才睡覺的平民有數十億美元的需求。神經科學的關鍵在於下丘腦中稱為視交叉上核（SCN）的部分，即大腦的生物鐘。SCN大約針頭大小，位於大腦深處，由20000個神經元組成，充當哺乳動物晝夜節律的起搏器。如果動物的SCN被切斷或移除，它們的睡眠-覺醒週期可能會受到嚴重干擾。當人們被剝奪光照時，SCN以25小時的時鐘執行；由於某種原因，這是我們天生的單日長度，這有助於解釋失明者的失眠和其他睡眠障礙。儘管受到一些變化的影響，但時鐘可以透過視網膜傳輸的光訊號進行重置，這就是為什麼我們可以在正常的24小時週期內發揮作用的原因。
哈佛大學神經生物學家傑羅姆·格魯普曼認為，很少有確鑿的資料表明長期睡眠剝奪會對人類產生真正有害的影響。然而，賓夕法尼亞大學研究員大衛·丁格斯對波音公司關於一種環繞地球飛行且只需在20小時內著陸一次的噴氣式客機的計劃提出了發人深省的問題：機組人員應該如何睡覺，如果可以睡覺的話？適用於此類持續飛行工作的規則是什麼？正如丁格斯所說：“現在是時候就我們作為一個文化群體將走多遠進行公開和坦誠的討論了。我們的優先事項是什麼？我們希望多久操縱一次我們的大腦化學物質？界限在哪裡？”
一些見解可能來自動物世界。海豚似乎保持部分大腦清醒以控制呼吸，並在其餘大腦處於睡眠狀態時引導它們到水面呼吸空氣。否則它們就會淹死。正電子發射斷層掃描（PET）掃描開始揭示它們的大腦結構是如何完成這一壯舉的。如果這種機制能夠在人類大腦中安全地模擬出來，那麼將很難阻止渴望在競爭激烈的世界中獲得優勢的平民獲得這種方法。
電力和磁力
增強認知能力的另一種方法可能是對選定的大腦中心進行電刺激。芝加哥康復研究所的醫生髮現，當他們在卒中患者的運動皮層中植入電極時，與接受其他治療的患者的10%相比，患者恢復了約30%的喪失功能。儘管這種方法並不完美，但對於那些手臂多年來一直無力地垂在身邊的患者來說，這種改善是極好的。一些有言語障礙的卒中患者也經歷了改善。不幸的是，醫生們並不確切知道為什麼額外的電力會起作用。
一個有趣的問題是，電刺激是否可以幫助未受傷的人超越他們正常的智力能力。正在探索的一種技術是直流（DC）極化。在2004年神經科學學會會議上，美國國立衛生研究院的研究人員報告說，透過頭皮上的電極向大腦輸送少量電流，可以顯著提高語言技能。他們要求志願者說出儘可能多的以某個字母開頭的單詞。當電流（千分之二安培，遠小於執行數字手錶所需的電流）接通時，受試者的表現提高了約20%。
由於電流流過前額葉皮層，研究人員推測神經元的放電率增加了，從而激活了參與單詞生成的細胞。微小的電荷似乎沒有產生有害影響，除了讓某些人的頭皮發癢。此外，該技術不涉及手術，因此比植入電極更實用。
另一種非侵入性技術是經顱磁刺激（TMS）。將一個磁線圈放在頭部上方，磁脈衝穿過皮層。不同型別的脈衝可以改變不同組神經元的放電率。志願者只抱怨頭皮肌肉收縮時感覺頭骨被敲擊，以及磁線圈發出的爆裂聲。
直流極化和TMS的治療目標是治療卒中或痴呆症患者。TMS似乎更有效地針對特定的大腦區域，但直流極化似乎誘發癲癇發作的風險較低。當然，長期頻繁暴露於電刺激或磁刺激的長期影響尚不清楚。儘管如此，DARPA已授予研究經費，以探索神經刺激是否可以改善混亂的戰鬥環境中的受損認知能力或抵消睡眠剝奪，也許是透過提供所需微小脈衝的頭盔。
與許多潛在的增強大腦的技術一樣，神經刺激很容易被過度推銷。然而，考慮到我們對認知的重視程度，即使是適度的改善也會被許多人認為是很重要的。對於軍事人員來說，長期問題可能很難識別，並且即使在生死攸關的情況下獲得微小的思維敏捷性提升，似乎也值得冒險。正如芝加哥康復研究所的神經科學家馬克·E·黃在2004年對媒體所說：“有許多可能性需要從倫理上回答。如果你想學習一門新語言，刺激器可能會有所幫助。我會建議你為此目的而做嗎？不會。但是，從長遠來看，誰知道呢？顯然，天空是極限，我們仍處於起步階段。”
無所畏懼
思維增強的可能性確實很多。美國一個傑出的研究團隊在2005年報告說，一種名為stathmin的基因在杏仁核（情緒的所在地）中表達，與先天性和後天性恐懼有關。研究人員培育出了不含該基因的小鼠，並將它們置於厭惡情境中，例如在它們的籠子的某個位置給予輕微電擊。正常小鼠表現出傳統的恐懼行為，即僵在原地，但經過基因改造的小鼠僵住的頻率較低。當將兩種型別的小鼠都置於開放場地環境（一種天生具有威脅性的環境）中時，不含stathmin基因的小鼠在場地中心花費的時間更多，並且比對照組小鼠探索得更多。
stathmin表達較少的人是否表現出較少的恐懼？不太可能存在一對一的對應關係，因為人類在心理上比小鼠複雜得多，能夠改變其基因程式設計的行為。然而，不難想象，一位過高估計基因資訊重要性的軍事官員將來會提議篩選特種部隊候選人，甚至新兵，以尋找“恐懼基因”。事實上，幾年前，伯靈頓北方聖達菲鐵路公司不得不向秘密接受腕管綜合徵相關基因檢測的員工支付220萬美元，即使開發檢測技術的科學家表示該技術不能用於該目的。該公司試圖瞭解工人的醫療索賠是否歸因於他們的工作或他們的基因。
如果對恐懼基因進行DNA檢測在科學和倫理上都存在風險，那麼著手創造缺乏這種特徵的人又如何呢？培育不含stathmin或其他與恐懼反應相關的基因的人類，是否會產生更勇敢的戰士？如果父母懷有培養孩子成為光榮軍人的雄心壯志，或者只是不想生下一個膽小鬼，他們會同意這種干預嗎？然而，一個問題是，恐懼或其功能等價物是幾乎每種動物都表現出的古老特性之一。它肯定具有巨大的生存價值。消除它將是深刻的反進化，幾乎肯定會對個體產生許多意想不到和不良的後果，更不用說將人類直接推入一場關於增強自身是否太過分的激烈辯論中。
人工增強的倡導者認為，這些改變可能根本不是人工的。他們問道，人工增強與“自然”增強（如鍛鍊和紀律）之間是否存在有效的區別？我們不是僅僅在盡我們所能地獲取任何優勢嗎，就像我們一直以來試圖做的那樣，或者這些技術是在欺騙自然嗎？我們能控制後果嗎，還是對個人和人類的風險太大了？
這些問題是關於我們是否應該利用神經科學和其他領域（如遺傳學）的新發現來改善我們自己、我們的後代，甚至可能是物種的持續爭論的一部分。如果增強平民變得可以接受，那麼將很難解釋為什麼應該禁止國家安全機構讓戰士獲得優勢。如果增強平民不可接受，那麼可能仍然可以為調整軍事人員的情況做出特殊考慮。
國家對增強技術的研究將需要政府內外的諮詢機構的密切參與，並儘可能提高透明度。雖然應該闡明一些一般原則並使其成為我們監管框架的一部分，但大部分艱苦的工作將不得不逐案進行。
正如丁格斯指出的那樣，這些辯論是我們尚未進行的辯論。自由主義者會辯稱政府監管是過度干預，保守主義者會擔心改變人性，自由主義者會擔心神經藥理學可能賦予已經相對富裕的人的不公平優勢。所有這些觀點都應該被公開，討論需要被提上我們的國家政策議程。