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《科学24小时》

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脱离肉身的人脑

2013-12-28 19:40:00

脱离肉身的人脑

晓 阳

 

灵魂出壳,是许多神秘小说或恐怖小说中常常出现的场景。在一些科幻小说中,则是让意识脱离肉身单独存在,这脱离躯壳的意识也可以活动和思考。如今,这些看似不可能的场景,在脑科学家的帮助下或许会变成现实。现在,已经有一些科学家正在研究如何培育不需要肉身的人脑,或是让人脑脱离肉身还能继续生存。

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培育体外脑细胞

如果我们的脑部出现局部病变或损伤,可以用一些健康的脑细胞或组织来代替病变部位,我们的机体就重新变得健康了。脑病患者所需的健康脑细胞不能靠活人捐献来获得,只能走体外人工培育的道路。早在2004 年,上海复旦大学附属华山医院的科学家朱剑虹等人,就成功地在体外培植出全球首批人类脑细胞。

朱剑虹是在一次治疗一名眼睛被筷子插伤的患者时,突然萌生利用患者的脑细胞进行研究的可能性。当他为病人拔除筷子时,发现筷子上粘满脑细胞。朱剑虹就凭借这些细胞样本,利用培养基将脑细胞培植出来。朱剑虹试验了多种培养媒介及生长素,证实其做法可行。两个月后,他就成功地培植出数百万个脑细胞。

朱剑虹将培育出的脑细胞移植到一名头部严重受伤的病人脑内。他先在病人的头骨上钻出数个小孔,然后在受伤部位移植了脑细胞。病人手术后进行的多次脑部素描显示,新移植的脑细胞正在进一步生长,并与病人本身没受损的脑细胞合而为一了。脑部损伤原本令这位患者瘫痪,得靠轮椅行动。移植脑细胞后,这位患者重新获得了行走能力。

 

老鼠中的人脑

朱剑虹的研究虽然很重要,但是其脑细胞来源具有很大的偶然性,没有推广价值。现在,科学家们常用的方法是利用干细胞技术来培育脑细胞。美国研究人员弗雷德·盖奇等人就利用干细胞技术,在老鼠的脑部中培育人脑细胞。研究人员在14 天大的小鼠胚胎脑中注入约10 万个人脑胚胎干细胞,培育出带人脑细胞的小鼠。

这些小鼠出生时大脑里约含0.1%的人脑细胞,这种微量细胞远不能让小鼠拥有人类的思想。盖奇说,这表明把人类干细胞注入小鼠脑内不会重组它们的大脑。然而,由于设计干细胞及克隆的这项技术再次引发了人类对人兽细胞混合的伦理争议,毕竟小鼠在基因上与人类有97.5%的共同点。斯坦福大学神武医学研究中心负责人戴维·马格努斯说:“人们担心的是,如果你让它们过于人性化,你就越过了某些边界,但这次研究远未触及这些边界。”

盖奇在美国《国家科学院学报》上发表文章称,这项研究成果在克服干细胞研究工作最大技术障碍之一——具体何时把细胞注入病人体内的道路上又前进了一步。研究结果表明,人类胚胎干细胞一旦注入人体内,将会发育成包围在其周围的细胞。但迄今没有人类接受过胚胎干细胞注射,因为人们对这些细胞在进入人体后如何发育成熟知之甚少。

甚至有科学家声称,不用干细胞技术也可以培育脑细胞。美国科学家就将一名30 岁女性的皮肤细胞培育成了类似人脑中的成熟神经细胞。这种方法可绕过中间的干细胞阶段,只需相对简单的程序——添加一些特殊的核糖核酸(RNA)分子。他们声称,这一突破不久有可能在试管中孕育出不同种类的人脑细胞。

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豌豆大小的迷你人脑

除了可以培育部分脑细胞之外,科学家还可以培育出完全不依赖肉身的独立人脑。如今,奥地利科学家已经在这项研究中迈出了重要的一步。他们已经培育出豌豆大小的迷你人脑,发育水平已相当于胎儿的脑,能进行一定的神经活动,但还不能独立思考。

奥地利科学院分子生物技术研究所的玛德琳·兰开斯特等人,选取人类胚胎干细胞,将其培育成神经外胚层,再放入特制的凝胶中,引导组织进一步生长。最后,科学家把含有脑组织的凝胶转移到一个旋转的生物反应器中,为它提供氧气和养料,并促进其吸收。接下来的1520 天里,反应器中的脑细胞团就已成型。又过了2030 天,部分脑细胞团长成了不同的大脑区域,包括大脑皮层、视网膜和早期海马区等。2 个月后,它长到直径4 毫米大小,达到9 个星期胎儿大脑的生长水平。由于没有血液供应,其内部无法吸收氧气和养料,因而没有进一步生长。这个迷你人脑在实验室里的存活时间超过了10 个月。

虽然其他科学家此前也曾经培育过神经组织,但培养出如此完整,还包含大脑皮层的大脑尚属首次。这个人工培育的大脑不能思考,也没有高级认知能力。研究人员表示,该项目并不是为了培育可替代人脑的人造器官,这个人造大脑尽管已体现了迄今为止的最高水平,但短期内科学家提升人造人脑的发育能力和复杂程度的努力仍然受阻。尽管如此,研究迷你人脑还是有助于更好地了解人类大脑的发育过程,也有助于确定精神分裂症等疾病的发病机制。

除了技术上的局限性外,培育完整且发育完全的人脑还将遭遇伦理道德的约束,未来很可能会被各国的法律所禁止。因为如果不加以限制,培育的人脑很可能被移植到智能机器人的金属躯壳内。这种具备人类意识的智能机器人究竟算人还是算机器?很难界定,也很难约束其行为。它们很容易被犯罪团伙、恐怖分子和军队所控制和利用。

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抛弃肉身以移民外星

在一些人的心目中,脱离肉身的人脑可以摆脱躯壳的病痛和束缚。一些专家认为,人类身体已过时,是时候升级我们的“外壳”,以便人类更加环保,并能够栖息在遥远的星系了。对一些航天科学家来说,让宇航员脱离肉身,仅保存人脑去外太空航行是个好主意。这样不仅可以减少飞船的载重,而且还不需携带供肉身新陈代谢所需的食物和水,只需要少许维持人脑继续存活的营养液即可,大大增加了人类在外星球生存下来的可能性。

英国雷丁大学控制论专家凯文·沃维克教授认为,专注于如何升级人类身体是没有抓住要领的行为,我们应该直接摈弃肉体。沃维克曾进行了一些怪异的实验。例如,将一个无线射频识别(RFID)芯片植入自己的手臂,成为一个“半机械人”。这种芯片能够使他无需借助机械设备就能直接控制门、光线、加热器以及其他计算机控制设备。

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沃维克还研制出老鼠脑力机器人“戈登”,他认为类似“戈登”的机器人最有可能在外星上生存下来。“戈登”完全由老鼠胚胎的大脑细胞控制,能够自主决定去哪个地方,以及通过何种方式抵达,中途还能顺利地避开障碍物。这项实验的最终目标是利用人体神经细胞重复进行实验,从而避开人脑能否植入航天飞行设备或者地外探测车所产生的争议。沃维克表示:“这是一个非常简单的问题,只需保持大脑组织的存活,肉身则无关紧要。未来我们可以发送一个装载人脑的探测器抵达系外行星。”

美国纽约大学生物伦理学家马修·廖指出,人类的肉身在地球上都不能存活太长时间,更别说在其他星球上,但是为什么我们要将目光仅局限于太阳系内行星呢?廖指出,未来将人脑冷冻以让其“冬眠”,在抵达遥远的其他行星后再进行解冻,届时人脑就可以指挥其他机械在外星上开展各种活动。

此外,把人脑移植到机器中还有利于延长人脑的寿命,并继续维系自我意识。当把人脑移植到机器躯壳中后,我们已经没有了骨质的头颅,而是一个金属外壳的头颅,整个头颅在需要时可以随时打开,更新一部分脑细胞或脑组织。由于是局部更新,不会影响我们的记忆,这样我们还是能感知“原来的那个我”,继续生存的感觉依然存在。





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