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评论

川人光男先生 ATR脑信息研究所长

BMI和新型系统脑科学

川人光男先生允
ATR脑信息研究所长

2010.2


通过结合脑神经科学和信息通信技术的新技术“脑机器接口(BMI)”,虽然既有种类又有诀窍,但对于超常现象中具有很高人气的超能力,如果说其中的几个正逐渐实现的话,专业以外的人会感到惊讶吧。

仅靠意念移动物体的“心灵遥感(念动力)”,作为仅靠思考来操作电脑、向机器人发出命令、移动汽车座椅的BMI正在实现。将脑中浮现的事情写在印相纸上的“念写”,作为根据用功能性磁共振画像法测量的大脑皮层可视区的活动复原影像的解码(脑信息解读)技术正在实现。瞬间移动到遥远地方的“心灵传送(瞬间移动)”,作为用位于美国东海岸的猴子的脑活动控制位于京都的智能机器人、正在实现使用互联网的双向通信。

另外,心灵和心灵直接交流信息的“心灵感应(精神远距离感应)”,作为神经科学的研究课题也已经开始研究。梦幻般的BMI技术有如下两种途径将我们的生活变得丰富多彩。

第1是BMI技术对医疗和福利的应用。在这里,能够如下所述地掌握BMI。“用人工电路对脑的3个主要功能:感觉、中枢、运动进行再建、治疗、增进的尝试”。如果这样说,可能还是会想像成像SF电影那样的虚幻景象,但对于感觉功能和中枢功能已经开始实用。人工感觉型BMI的代表是在世界上已再建20万人的听觉的人工内耳。人工网膜也接近实用阶段,治疗眩晕的人工前庭器官也正在研究。抑制药物不起作用的帕金森患者的颤抖的脑深部刺激仅在国内就将为1,000人带来福音。

世界各国正在激烈地进行研究开发竞争的是再建、治疗因肌肉萎缩性侧索硬化、脊髓损伤、脑溢血等而丧失运动和交流能力的运动控制型BMI。日本虽说比美国和德国晚了10年,但通过使用皮层脑电图的低侵袭型BMI和有助于康复治疗型BMI的2项应用,还有文部科学省脑科学研究战略推进计划的支持等,已跃入世界顶级行列。

第2是BMI对信息通信领域的应用。在交流和信息技术中,虽然语言、文字、印刷、电信、电话、互联网等可以说是人类显著区别于其他动物的最重要的技术,但还只不过是通信文字、符号、声音、影像等数据,没有超出数据通信的范围。换言之,我们在交流中交换的脑内的感情、感性、情感、信息等,选择真正想知道想传达的内容直接通信的技术还不存在。因此,无用的大量数据在网络上徘徊,耗费庞大的能量并破坏环境。

如果不仅限于医疗和福利的范围更广泛地考虑的话,也可以说“BMI是直接将大脑和信息通信机器连接起来的技术”。原来的信息通信技术不论多么先进,也只是通过人的感觉接受器和运动效果器等具有狭小范围的狭路,大脑和大脑不能交流,但所谓的心灵感应通信、以心传心通信将成为可能。其结果是,选择真正想要传达的内容,只通信少量的数据就会马上明白意图,不会在信息洪水中感到紧张,变得能够享受低碳消费的幸福交流。除此之外,作为BMI的民生利用,游戏已经商品化,机器人操作也开始了研究。

据说革新性技术光明的部分会越来越强,阴暗的部分也会变得黯淡。BMI正是这样的例子,不仅是医疗和福利,甚至有可能改变未来的产业结构,但另一方面,也会产生各种伦理性问题。首先,有军事利用的危险性。另外,将大脑和信息通信机器直接连接,大脑因突触弹性而变化。由于BMI直接和大脑连接,人通过使用汽车和语言处理机大脑会发生变化以外,还可能发生戏剧性的变化。此外,虽然有人认为脑深部刺激等电刺激和药物不同,由于仅对大脑的特定部位造成影响反而是安全的,但另一方面,和具有几千年历史的药物不同,也可以说很难预想会出现什么样的长期影响。

另外,治疗虽然是好事,但也有BMI用于可能制造出超人的能力增进在道义上是否允许、即使有可能使大脑发生剧烈变化仍在游戏使用是否妥当的反驳。日本神经科学学会按照新修订的伦理规定操作BMI,另外在文部科学省脑科学研究战略推进计划中,进行了从研究的开始阶段就邀请多名伦理专家进入研究课题的划时代尝试,直截了当地致力于所谓的“神经伦理学”。我们研究人员需要尽可能容易理解地向社会传达BMI研究的实际状态和对将来的影响,不断扩大和深化与社会的交流。

BMI技术不仅是应用,还正在逐渐确立使系统神经科学发生根本性变革的新的研究工具。之前系统等级的脑研究基本上是验证假设的方法论,对象是人脑的高次认知功能等,由于过于复杂,是根据某种假设,在被限定的局面下进行实验,看所获得的脑活动和行动数据和假设中出现的某种说明变数有无关联。因此,超越脑科学特有的深度阶层的讨论不得不变成逸闻。

总而言之,之前的研究方法是以假设为主导、以关联性为主要工具、解释数据的方法。不能满足于此的研究者正不断增加。以数据为主导,预测脑活动和行动的动态,实验性操作脑内信息表现是证明包括因果律在内的理论和模式的方向性。

这种新型科学的潮流通过BMI和作为其基础技术的脑信息解读算法,能够从脑活动中预测各种物理和精神状态,从大量的数据中导出某种压缩的大脑、身体和环境的共通表现,并逐渐将大脑纳入实验系统中,出现能够实时操作脑内信息表现的可能性等将成为重大契机。

真切地希望BMI今后作为脑科学的一大应用领域为社会作出贡献的同时,作为变革脑科学自身的原动力,不断获得良好地培育。

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川人 光男(Kawato Mitsuo)先生的简介:

1976年毕业于东京大学理学系物理学科,1981年修完大阪大学研究生院基础工学研究科博士课程(工学博士),历任大阪大学基础工学系助教、讲师,1988年任ATR视听觉机构研究所主任研究员,1992年任该机构人类信息通信研究所第3研究室长,2001年任国际电气通信基础技术研究所(ATR)人类信息科学研究所第3研究室长,从2003年开始任现职。从2004年开始成为ATR Fellow。2004年任科学技术振兴机构的战略性创造研究推进事业ICORP计算脑课题研究总负责人,2008年任科学技术振兴机构前沿“脑信息的解读和控制”领域研究总负责人,还是文部科学省《脑科学研究战略推进计划》“脑机器接口的开发”核心据点代表研究者。兼任奈良先端科学技术大学院大学客座教授、大阪大学研究生院生命机能研究科客座教授等职。日本神经科学学会理事。著作有《脑的计算理论》(产业图书)、《脑的结构》(读卖科学选编丛书)等。

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