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脑科学:探寻战场“智”胜奥秘
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稿件来源: 解放军报发布时间:2015-11-09 15:32:44

    人在思考的时候,大脑会处于怎样的状态?未来战争中士兵的大脑可以直接控制武器装备吗?大脑,这个“人体司令部”里还隐藏着多少秘密?现代科学技术将为您揭开它的神秘面纱——

    脑科学:探寻战场“智”胜奥秘

    ■朱雪玲

    核心提示

    大脑是世界上最复杂、最高级的器官。人类大脑是由上千亿个神经元和更多其他类型的细胞组成,它们相互连接,构成巨大而高效的网络体系。2014年诺贝尔生理学或医学奖获得者发现了大脑里存在空间定位“导航系统”,今年《自然》杂志刊文称,神经学家发现了控制睡眠、梦境的神经网络。从19世纪初的颅相学到21世纪的认知神经科学,长约200年的时间历程中,人类对大脑探索的热情愈加痴迷。随着美国、欧盟、日本相继提出了“人脑计划”“人脑工程”“机器人大国”等脑科学发展战略,一大批高新技术如雨后春笋竞相涌现,21世纪脑科学技术的发展突飞猛进,为人类逐步揭开大脑奥秘打下了坚实基础。

    思维传递

    脑成像技术——

    扫描透视观察脑

    人在思考的时候,大脑处于怎样的状态?为什么一团像西瓜瓤般的胶状组织中会产生绚丽多彩的主观意识体验?由于大脑被包裹在颅骨中,早期又没有合适的透视和观察技术,此种想法只能是天方夜谭。随着物理学、神经科学的进步,现代脑成像技术的出现,使得科学家们终于可以不用开颅也能透视和监测大脑了。

    脑成像技术主要是指磁共振成像技术、脑电技术、脑磁图技术、正电子发射断层扫描技术等。这些脑成像技术可以对大脑进行活体、无创伤、可反复、动态的成像,精确度达到毫米(秒)级。2015年美国某大学研究人员又研究出更高速度、更高分辨率的光声成像技术。脑成像技术之于脑科学,如同望远镜之于天文学,显微镜之于生物学一样,有着跨时代的革命性意义。

    近日,美国五角大楼展开了一项计划,其内容是利用脑成像技术对小狗进行大脑扫描,寻找出最适合普通作战的犬类品种。下一步,这项技术将用于人身上,例如特殊军事岗位人员选拔、军事训练效果评估、个人行为或疾病发展趋势分析等。

    脑成像技术不仅可以观察大脑的体积、形态等结构特点,还可以观察特定心理状态下的脑活动,从而对动机、情感、需求等深层次问题进行研究。

    脑电波技术——

    解析电波阅读脑

    大脑是我们感知、注意、记忆、思维、决策、情绪和意志的物质基础。人类的思想和行为,都是由大脑支配的。能不能通过阅读和控制人类的大脑来影响人的思想和行为呢?现代研究发现,人脑是一台生物电脑,在我们进行思考活动时无时无刻不产生脑电波。脑电波的活动状态与大脑的意识状态之间存在某种程度的对应关系,具有一定的规律性。于是,脑电波技术就有了产生和发展的可能。

    脑电波技术主要包括脑电波采集、破译、编码和发送技术。目前脑电波技术可以实现人的心理状态的监测,已经用于临床病情监测、嫌疑人审讯、航天员选拔与训练等领域。就像指纹一样,每个人都有特定的脑电波特征码。2015年美国一研究机构报告指出,脑电波可以作为生物特征识别码用于信息安全领域,实现身份认证。

    据报道,美国国防部正在秘密研制可阅读士兵脑电波的“读心头盔”。只要士兵戴上这种头盔,他们无需开口说话就可互相“阅读”彼此的脑部活动。在“读心头盔”的基础上,美国国防部预计2017年前正式组建一支“读心部队”。美国国防部还相继支持研发便携式读脑仪器、思维阅读耳机等装置,用于读取和记录士兵的大脑信息。未来战场上,利用该技术还可以采集、破译、干扰和控制敌方士兵的脑电波,开发意识干扰武器,进而从心理、精神上干扰和控制敌人。

    读心头盔

    脑刺激技术——

    功能定位增强脑

    人的警觉力、注意力、记忆力和判断决策能力都是大脑的机能。当人处于高度的紧张、持续的疲劳中时,大脑由于自身的保护机制,其机能会大幅下降。人是社会活动的主体,人的效率决定着社会活动的效率。在特定的情形下,如何保持人脑的机能,保持社会活动的高效呢?美国五角大楼提出了“脑刺激计划”,其核心就是使用脑刺激技术促进和增强大脑的能力,从而打造更加聪明、无畏的“超级士兵”。

    早在上世纪80年代,脑刺激技术就应用于临床精神疾病治疗,特别是对抑郁症的治疗效果显著。进入21世纪以后,科学家逐渐将这一技术用于改善大脑的功能。研究发现,人类的认知能力同大脑特定的脑区密切相关,对这些脑区施以特定的脑刺激可帮助增强大脑功能,与传统的药物刺激手段相比,此方法的副作用少、依赖性小。

    士兵在战场上作战,大脑需要保持高度的清醒和高速的运转。但睡觉、疲倦、恐惧等是士兵难以用意志克服的。2013年美国国防部提出了“脑刺激计划”,并相继提出了“超级战士”“不眠战士”“钢铁战士”等一系列子研究计划,用于加快士兵的学习,保持高度清醒,提高注意力、记忆力、警觉力等。此外,这一技术还可服务于战场受伤的士兵,如美军预研发项目深部脑刺激器,用来治疗创伤后应激障碍、重度抑郁和慢性疼痛等神经障碍。

    脑机接口技术——

    “人机合一”拓展脑

    “意念控制”“心灵感应”,这是在科幻电影《阿凡达》中出现的场景。男主角依靠大脑控制其替身在潘多拉星球作战。直接用大脑与外界进行通信, 实现对周围环境的控制,是人类自古以来的梦想。形成于20世纪 70年代的脑机接口技术,就是实现“意念控制”“人机合一”的新型脑科学技术。

    脑机接口技术是通过采集与提取大脑产生的脑电波信号来识别人的思想,据此生成控制信号来实现大脑对外部设备的信息控制。脑机接口技术极大延伸和拓展了大脑的功能。传统脑机接口技术最重要的应用领域是帮助残疾人控制轮椅、假肢,修复残疾人的受损功能。现代脑机接口技术,特别是头戴式智能设备的发展,还可帮助正常人监测大脑的健康状态、提高认知能力。2013年美国某大学成功研制出头戴式智能设备遥控直升机,躲避障碍物的成功率高达90%。2014年日本研究人员推出网络型脑机接口技术,进一步提升了该技术的效能。

    在军事领域,脑机接口技术可实现士兵大脑直接控制军事武器装备。作战时士兵不用上战场,而是在后方通过大脑直接控制“代理战士”进行作战。2013年美国国防部披露了多个与脑机接口技术相关的研究项目,如“阿凡达”“机器兵团”“人——武器互动系统”等。美军还资助了一项名为“恢复主动记忆”的项目,用于开发一种可植入大脑的记忆芯片,帮助脑部受伤的士兵恢复受损记忆。军事专家预测,脑机接口技术在不久的将来有望全面装备部队,引领未来战争的新模式。

(责任编辑:李文)
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