大腦植入或可增強我們的感官

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我們的世界受限於我們五種感官的侷限性。我們聽不到過高或過低的音調,也看不到紫外線或紅外線——即使這些現象與我們的耳朵和眼睛可以探測到的聲音和景象並沒有本質上的不同。但是,如果有可能將我們的感官邊界擴充套件到我們身體構造的物理限制之外呢?在最近發表於《自然通訊》雜誌上的一項研究中,科學家們使用腦植入物教會老鼠“看到”它們通常看不到的紅外光。其意義是巨大的:如果大腦足夠靈活,可以學習處理新的感官訊號,那麼人們或許有一天可以透過假肢感受觸控,透過紅外光看到熱量,甚至發展出第六感來感知地磁北極。

杜克大學的神經生物學家米格爾·尼科萊利斯和他的同事訓練了六隻老鼠,當埠上方的 LED 燈亮起時,將鼻子伸入埠內。然後,研究人員透過手術將紅外攝像機連線到老鼠的頭部,並將攝像機連線到植入老鼠初級體感皮層(負責感覺處理的大腦區域)的電極上。當攝像機檢測到紅外光時,它會刺激動物的鬍鬚神經元。刺激強度隨著老鼠靠近紅外光或更頻繁地將頭部轉向紅外光而增強,就像大腦對眼睛看到的光線的啟用反應一樣。然後,科學家們將動物放回它們的籠子裡,這次使用紅外光而不是 LED 燈來指示老鼠應該訪問的埠。

起初,沒有一隻老鼠使用紅外訊號。但經過大約 26 天的練習,所有六隻老鼠都學會了如何使用曾經看不見的光來找到正確的埠。即使在這樣做幾個月後,這些齧齒動物仍然能夠對鬍鬚神經元刺激以及紅外光做出反應,這表明感覺神經元在必要時可以對多種型別的線索做出反應。這種方法可以幫助科學家為假肢使用者建立“感覺通道”,為人工肢體提供持續的感覺反饋,從而促進控制。這些發現還表明,人類大腦可以處理擴充套件的感官範圍——我們或許有一天能夠看到、聽到、觸控和聞到我們現在無法感知的事物。

梅琳達·溫納·莫耶,《大眾科學》的特約編輯,著有《如何培養不出混蛋的孩子:更佳育兒的科學策略——從幼兒到青少年》(G. P. Putnam’s Sons,2021 年出版)。她曾在 2021 年 9 月刊中撰寫了關於自身免疫性疾病為何絕大多數影響女性的原因。

更多作者:梅琳達·溫納·莫耶
SA Mind Vol 24 Issue 4本文最初以“增強我們感官的植入物”為標題發表於SA Mind》第 24 卷第 4 期(),第 13 頁
doi:10.1038/scientificamericanmind0913-13b
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