大脑植入或可增强我们的感官

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我们的世界受限于我们五种感官的局限性。我们听不到过高或过低的音调,也看不到紫外线或红外线——即使这些现象与我们的耳朵和眼睛可以探测到的声音和景象并没有本质上的不同。但是,如果有可能将我们的感官边界扩展到我们身体构造的物理限制之外呢?在最近发表于《自然通讯》杂志上的一项研究中,科学家们使用脑植入物教会老鼠“看到”它们通常看不到的红外光。其意义是巨大的:如果大脑足够灵活,可以学习处理新的感官信号,那么人们或许有一天可以通过假肢感受触摸,通过红外光看到热量,甚至发展出第六感来感知地磁北极。

杜克大学的神经生物学家米格尔·尼科莱利斯和他的同事训练了六只老鼠,当端口上方的 LED 灯亮起时,将鼻子伸入端口内。然后,研究人员通过手术将红外摄像机连接到老鼠的头部,并将摄像机连接到植入老鼠初级体感皮层(负责感觉处理的大脑区域)的电极上。当摄像机检测到红外光时,它会刺激动物的胡须神经元。刺激强度随着老鼠靠近红外光或更频繁地将头部转向红外光而增强,就像大脑对眼睛看到的光线的激活反应一样。然后,科学家们将动物放回它们的笼子里,这次使用红外光而不是 LED 灯来指示老鼠应该访问的端口。

起初,没有一只老鼠使用红外信号。但经过大约 26 天的练习,所有六只老鼠都学会了如何使用曾经看不见的光来找到正确的端口。即使在这样做几个月后,这些啮齿动物仍然能够对胡须神经元刺激以及红外光做出反应,这表明感觉神经元在必要时可以对多种类型的线索做出反应。这种方法可以帮助科学家为假肢使用者创建“感觉通道”,为人工肢体提供持续的感觉反馈,从而促进控制。这些发现还表明,人类大脑可以处理扩展的感官范围——我们或许有一天能够看到、听到、触摸和闻到我们现在无法感知的事物。

梅琳达·温纳·莫耶,《大众科学》的特约编辑,著有《如何培养不出混蛋的孩子:更佳育儿的科学策略——从幼儿到青少年》(G. P. Putnam’s Sons,2021 年出版)。她曾在 2021 年 9 月刊中撰写了关于自身免疫性疾病为何绝大多数影响女性的原因。

更多作者:梅琳达·温纳·莫耶
SA Mind Vol 24 Issue 4本文最初以“增强我们感官的植入物”为标题发表于SA Mind》第 24 卷第 4 期(),第 13 页
doi:10.1038/scientificamericanmind0913-13b
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