本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
透過頭皮檢測大腦中的電活動並對其進行控制的能力，很快將改變醫學並在深刻的層面上改變社會。大腦中電活動的模式可以揭示一個人的認知——正常和異常。刺激特定大腦回路的新方法可以治療神經和精神疾病，並控制行為。在跨越這一充滿希望的門檻時，我們面臨著艱難的倫理困境。
意念讀取
詢問和操縱人腦電活動的能力有望像生物化學對身體所做的那樣對大腦產生影響。當您去看醫生時，會對您的血液進行化學分析，以檢測您的身體健康狀況和潛在疾病。預先警告您的膽固醇水平過高，並且您有中風的風險，您可以採取行動避免中風。同樣，在註定很快進入醫療實踐的實驗研究中，僅需幾分鐘使用腦電圖和其他方法監測您大腦中的電活動，不僅可以揭示神經系統疾病，還可以揭示精神疾病，如多動症和精神分裂症。更重要的是，僅僅五分鐘監測流經您大腦的電活動，而您只是讓您的思緒漫遊，就可以揭示您個人大腦的佈線方式。
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挖掘您漫遊的思緒可以衡量您的智商，識別您的認知優勢和劣勢，感知您的性格，並確定您學習特定型別資訊的能力。例如，幼兒大腦中的電活動可以用來預測孩子上學後閱讀能力的好壞。正如我在我的新書《電腦 (BenBella, 2020)》中回憶的那樣，在我的空閒大腦中的腦電波僅使用腦電圖記錄了五分鐘後，華盛頓大學西雅圖分校的神經心理學家尚特爾·普拉特宣佈，由於我大腦皮層處理語言的特定部分中的β波較弱，學習外語對我來說將很困難。（不要讓我說德語或西班牙語，我學過但從未掌握的語言。）這種瞭解一個人思想的能力將如何改變教育和職業選擇？
神經科學家馬塞爾·賈斯特和卡內基梅隆大學的同事正在使用功能性磁共振成像 (fMRI) 腦成像來解讀一個人的想法。透過使用機器學習來分析當一個人想到特定數字或物體、閱讀句子、體驗特定情緒或學習新型資訊時，其大腦中複雜活動模式，研究人員可以讀取思想並知道該人的具體想法和情緒。“沒有什麼比思想更私密的了，”賈斯特說，但這種隱私不再是神聖不可侵犯的。
有了瞭解一個人想法的能力，科學家可以做更多的事情。他們可以預測一個人可能會做什麼。賈斯特和他的團隊能夠透過觀察一個人的大腦對聽到“死亡”或“幸福”等詞語的反應來判斷該人是否正在考慮自殺。正如喜劇演員羅賓·威廉姆斯和名廚安東尼·波登的悲慘去世所表明的那樣，自殺常常令人震驚，因為人們傾向於隱瞞他們的自殺念頭，即使是對親人和治療師也是如此。
這種“大腦駭客”來揭示某人正在考慮自殺可能具有挽救生命的作用。應用於哥倫拜恩高中大屠殺兇手的這項技術可能已經阻止了兩名陷入困境的青少年屠殺他們的同學和老師以及他們自己自殺的恐怖事件。但是，對自殺意念的這種洞察力是透過判斷個體大腦中的大腦活動模式偏離了被認為是“正常”的模式來獲得的，而“正常”被定義為來自大量人群的平均反應。在什麼情況下，我們會因為一個人的大腦活動偏離了被認為是正常的範圍而將其從社會中移除？
意念控制
控制大腦回路中電活動的能力有可能像電刺激在治療心臟疾病方面所取得的成就那樣對大腦疾病產生影響。透過頭皮發射電脈衝或磁脈衝，以及在大腦中植入電極，研究人員和醫生可以治療各種各樣的神經和精神疾病，從帕金森病到慢性抑鬱症。
但是，“意念控制”的前景讓許多人感到恐懼，而用大腦刺激來改變行為和治療精神疾病有著骯髒的歷史。在 20 世紀 70 年代，杜蘭大學的神經心理學家羅伯特·希思將電極插入一名同性戀男子的腦中，透過刺激他的大腦快感中心來“治癒”他的同性戀本性。西班牙神經科學家何塞·德爾加多在猴子、人和甚至一頭衝鋒的公牛身上使用大腦刺激，以瞭解在神經迴路水平上，特定行為和功能是如何被控制的——並透過按下他的無線電控制裝置上的按鈕來控制它們，該裝置為植入大腦的電極供電。控制運動、改變思想、喚起記憶、憤怒和激情都在德爾加多的指尖。德爾加多的目標是透過大腦刺激來消除世界上的越軌行為，並創造一個“心理文明”的社會。
透過電刺激來控制一個人的大腦的前景讓許多人感到不安，但目前治療精神和神經系統疾病的方法非常不足且過於粗暴。神經和精神藥物除了針對的神經迴路外，還會影響許多不同的神經迴路，從而引起廣泛的副作用。不僅大腦，而且體內與藥物相互作用的每個細胞，例如用於治療慢性抑鬱症的 SSRI，都會受到影響。
目前，用於治療精神疾病和神經系統疾病的藥物並不總是有效，而且通常以試錯方式處方。精神外科手術，尤其是前額葉腦白質切除術，也有著悲慘的濫用歷史。此外，雖然任何外科醫生都面臨著在手術檯上失去患者的風險，但神經外科醫生面臨著挽救患者生命但失去這個人的獨特風險。手術切除腦組織可能會透過損害健康組織或未能切除所有功能失調的組織，使患者出現身體、認知、性格或情緒功能障礙。電休克療法 (ECT) 用於治療慢性抑鬱症和其他精神疾病，會用癲癇發作衝擊整個大腦；在電風暴過後，大腦以某種方式重置自身，許多患者得到了幫助，但並非所有人，有時會出現使人衰弱的副作用，或者該方法不起作用。
與其用電擊衝擊整個大腦或用藥物飽和它，不如刺激正在發生故障的精確神經迴路更有意義。繼深部腦刺激在治療帕金森病方面取得成功之後，醫生現在正在將相同的方法應用於治療各種各樣的神經和精神疾病，從肌張力障礙到強迫症。但他們這樣做往往沒有對神經迴路水平的疾病進行必要的科學理解。對於精神疾病尤其如此，精神疾病在研究中使用的非人類動物中表現不佳。電刺激如何幫助這些疾病，包括帕金森病，尚未完全瞭解。關於將電極放置在哪裡或使用什麼強度和模式的電刺激的必要知識並不總是可用的。這些醫生實際上是在他們的病人身上做實驗，但他們這樣做是因為它有幫助。
修改特定大腦回路中腦電波和電活動模式的非侵入性方法，例如神經反饋、有節奏的聲音或閃光、超聲波和透過頭皮的磁刺激，可以在不將電極植入大腦的情況下修改神經活動，以治療神經和精神疾病，並改善情緒和認知。美國食品和藥物管理局於 2008 年批准經顱磁刺激治療抑鬱症，隨後擴大了對治療疼痛和偏頭痛的批准。電流可以透過頭皮上的電極施加，以刺激或抑制適當大腦區域的神經元放電。
軍方正在使用這種方法來加速飛行員的學習和增強認知能力。這種方法非常簡單，大腦刺激裝置可以在網際網路上購買，或者您可以自己用 9 伏電池製作一個。但是 DIY 方法使使用者成為實驗豚鼠。
新的精確大腦刺激方法正在開發中。電刺激以其不精確性而聞名，它沿著腦組織的最小電阻路徑傳播，並刺激來自大腦遠處區域的神經元，這些神經元的軸突延伸超過電極。在實驗動物中，可以透過光遺傳學實現對神經元放電的非常精確的刺激或抑制。這種方法使用基因工程將光敏離子通道插入特定的神經元中，以使用透過光纖電纜束射入大腦的雷射非常精確地控制它們的放電。應用於人類，光遺傳學刺激可以透過精確控制特定神經迴路來緩解許多神經和精神疾病，但在人體中使用這種方法被認為是不道德的。
跨越門檻
鑑於數十年前因倫理失誤和擔憂而限制了精神疾病大腦刺激研究的歷史背景，我們正在達到這樣一個地步，即拒絕患有嚴重精神或神經系統疾病的人透過光遺傳學或電刺激對其大腦進行治療，或拒絕透過讀取他們大腦的電活動客觀地診斷他們的病情將變得不道德。直接監測和操縱大腦電活動的新能力引發了以前不存在的技術帶來的艱鉅倫理問題。但精靈已經從瓶子裡出來了。我們最好去了解她。