长期以来，医生们一直在尝试各种方法来“改善”人类大脑，但随着我们对该器官内部运作的理解迅速增长，人工增强正变得越来越可行。军事研究处于这项工作的前沿，其中大部分集中在药物上。目标是培养更优秀的士兵，但新兴技术同样可以应用于任何个人。
军方希望给人员的大脑提神，因为人类是战争中最薄弱的工具。尽管几个世纪以来，冲突技术取得了惊人和可怕的进步，但士兵基本上还是一样的。他们必须吃饭、睡觉、辨别敌友、受伤后痊愈等等。第一个建立起更优越战士的国家（或非国家）行为体将在军备竞赛中实现巨大的飞跃。在短期内，研究人员正试图设计出能够克服人类固有局限性的辅助手段，例如精神疲劳。长期来看，成果可能会使世界各地的人们变得不知疲倦、不那么恐惧，甚至更善于言辞。
战场失眠
减少精神疲劳造成的人为错误至关重要，因为死于“友军火力”的情况频繁得令人震惊。这些悲惨的错误部分可归因于长期部署伴随的睡眠剥夺。对2002年发生在阿富汗的一起事件的调查意外地揭示了美国空军对睡眠的兴趣，在该事件中，两名美国飞行员意外杀死了四名加拿大士兵，并造成其他八人受伤。在随后的军事法庭案件中，飞行员的律师指出，他们的客户一直在服用右旋苯丙胺，有时被称为“醒神药”，也就是俗称的“速效药”，这在很大程度上没有引起人们的注意。据称，即使人们对安全性提出了质疑，但诸如右旋苯丙胺之类的苯丙胺类药物通常被处方用于让飞行员在30小时的任务中保持警觉。使用此类药物也可能导致依赖性。
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空军正在考虑苯丙胺类药物的替代品，特别是莫达非尼，这种药物也引起了长途商务旅行者的关注。莫达非尼以普罗 vigilance 的商品名销售，于1998年获得美国食品和药物管理局批准，用于治疗嗜睡症，并帮助控制与帕金森病、阿尔茨海默病和多发性硬化症等疾病相关的睡眠障碍。莫达非尼不是传统的兴奋剂；它似乎不是用唤醒信号轰击大脑的各个部分，而是通过特定的途径，可能通过增加脑干中的血清素水平，来推动大脑进入清醒状态。其精确机制仍未被充分理解。
健康人使用这种药物的诱惑是巨大的；有些人报告说，一剂药就能让他们像短暂的小睡一样精神焕发。经常乘坐飞机的人已经获得了这种药物的处方，它肯定会成为大学生中的下一个热潮，他们想要熬夜或只是能够连续几天尽情狂欢。长途卡车司机也是明显的潜在使用者，甚至可能是滥用者。
在白天和夜晚轮班工作的工人也对此感兴趣。他们经常抱怨在工作期间昏昏欲睡，而在他们想睡觉的时候却失眠。空军科学研究办公室和位于宾夕法尼亚州弗雷泽市的 Cephalon 公司赞助了哈佛大学和宾夕法尼亚大学的一项研究，其中16名健康受试者被当作轮班工人对待：他们被剥夺了28小时的睡眠，然后在四天内被迫从上午11点睡到下午7点，并在那些夜晚保持清醒。服用莫达非尼的受试者在认知测试中的表现远好于服用安慰剂的受试者。双盲、安慰剂对照研究表明，一些受试者可以保持清醒超过90小时。
一些新闻媒体未经证实地声称，美国士兵在2003年前往巴格达的途中使用了莫达非尼。这并不令人惊讶。自古以来，最大限度地减少睡眠需求一直是战争策划者梦寐以求的目标。中国长城的守卫者咀嚼含有麻黄碱的草药；印加战士咀嚼古柯叶；19世纪的巴伐利亚军官给他们的士兵可卡因；一些国家的士兵在第二次世界大战期间使用了苯丙胺类药物；当然，军队消耗了无数吨咖啡因和尼古丁。法国士兵在第一次海湾战争中服用了莫达非尼，《卫报》报纸在2004年报道说，英国国防部购买了24000片该药物。
预防错误
尽管人们对莫达非尼感兴趣，但问题仍然存在。它是否掩盖了自然的睡眠需求，但未能让人们保持他们认为的那样的工作状态？这对于飞行员和士兵来说可能是至关重要的，他们不应过高估计自己的准备状态。长期使用后，内分泌系统和免疫系统也可能因缺乏睡眠而受到损害。
军事科学家正在检查安全问题。空军位于圣安东尼奥市布鲁克斯城市基地的 一位研究人员告诉在线新闻通讯《五角星报》，“所有迹象都表明莫达非尼是一种更安全的药物，但我们不能肯定地知道这一点。” 但即使该化合物在战斗中被证明在健全的判断方面是安全的，那么对于那些多年来一直断断续续服用该药物的人来说，长期影响又会如何呢？与睡眠剥夺相关的长期风险也未被充分理解。有证据表明，在睡眠期间，记忆和学习得到巩固，大脑会更新其能量储备。
研究表明，长期每天只睡四个小时的人的胰岛素抵抗会增加，这是一种糖尿病前期症状。但是，在没有对睡眠目的的已被证实的解释的情况下，除了不睡觉的人所经历的明显的身体不适——随之而来的注意力不集中和事故风险增加之外，很难评估不睡觉的缺点。
一种最大限度地减少睡眠需求但又保持认知能力的干预措施将对军队具有重大优势。步兵通常连续几周每晚只睡三到四个小时。特种部队人员在搜寻和救援行动期间可能会连续几天保持清醒。国防高级研究计划局（DARPA）正在拨款1亿美元用于“预防睡眠剥夺导致的认知能力下降”。DARPA的国防科学办公室表示，“如果你能防止在睡眠剥夺期间做出错误的决定，你就能主宰战场。” 它还对如何逆转睡眠剥夺期间可能发生的损失，以及研究人员是否可以“扩大可用内存空间，以便人们在巨大的压力和睡眠剥夺下保持认知功能”感兴趣。
军事努力包括研究另一类药物，即氨帕金类药物，该药物显示出通过在使用抗精神病药物时改善认知能力，在治疗痴呆症和精神分裂症症状方面具有一定的潜力。临床试验尚未发现其治疗价值，但韦克森林大学一项公司赞助的研究中使用氨帕金类药物对睡眠剥夺的恒河猴进行的试验结果令人鼓舞。当睡眠被剥夺时，猴子的表现下降了15%到25%，反应时间增加了一倍。但是，单剂量氨帕金CX717消除了它们的表现缺陷和睡眠剥夺变化。一家生产CX717的公司赞助的一项未发表的人体试验报告称，16名被剥夺了一个晚上睡眠的男性在服用该药物后，在记忆力和注意力测试中表现更好。进行这项研究的科学家说，“我们没有看到任何不良事件。”
我们能走多远？
军事工作仅仅是控制睡眠-觉醒周期的密集努力的开始。希望只在想睡觉时才睡觉的平民有数十亿美元的需求。神经科学的关键在于下丘脑中称为视交叉上核（SCN）的部分，即大脑的生物钟。SCN大约针头大小，位于大脑深处，由20000个神经元组成，充当哺乳动物昼夜节律的起搏器。如果动物的SCN被切断或移除，它们的睡眠-觉醒周期可能会受到严重干扰。当人们被剥夺光照时，SCN以25小时的时钟运行；由于某种原因，这是我们天生的单日长度，这有助于解释失明者的失眠和其他睡眠障碍。尽管受到一些变化的影响，但时钟可以通过视网膜传输的光信号进行重置，这就是为什么我们可以在正常的24小时周期内发挥作用的原因。
哈佛大学神经生物学家杰罗姆·格鲁普曼认为，很少有确凿的数据表明长期睡眠剥夺会对人类产生真正有害的影响。然而，宾夕法尼亚大学研究员大卫·丁格斯对波音公司关于一种环绕地球飞行且只需在20小时内着陆一次的喷气式客机的计划提出了发人深省的问题：机组人员应该如何睡觉，如果可以睡觉的话？适用于此类持续飞行工作的规则是什么？正如丁格斯所说：“现在是时候就我们作为一个文化群体将走多远进行公开和坦诚的讨论了。我们的优先事项是什么？我们希望多久操纵一次我们的大脑化学物质？界限在哪里？”
一些见解可能来自动物世界。海豚似乎保持部分大脑清醒以控制呼吸，并在其余大脑处于睡眠状态时引导它们到水面呼吸空气。否则它们就会淹死。正电子发射断层扫描（PET）扫描开始揭示它们的大脑结构是如何完成这一壮举的。如果这种机制能够在人类大脑中安全地模拟出来，那么将很难阻止渴望在竞争激烈的世界中获得优势的平民获得这种方法。
电力和磁力
增强认知能力的另一种方法可能是对选定的大脑中心进行电刺激。芝加哥康复研究所的医生发现，当他们在卒中患者的运动皮层中植入电极时，与接受其他治疗的患者的10%相比，患者恢复了约30%的丧失功能。尽管这种方法并不完美，但对于那些手臂多年来一直无力地垂在身边的患者来说，这种改善是极好的。一些有言语障碍的卒中患者也经历了改善。不幸的是，医生们并不确切知道为什么额外的电力会起作用。
一个有趣的问题是，电刺激是否可以帮助未受伤的人超越他们正常的智力能力。正在探索的一种技术是直流（DC）极化。在2004年神经科学学会会议上，美国国立卫生研究院的研究人员报告说，通过头皮上的电极向大脑输送少量电流，可以显着提高语言技能。他们要求志愿者说出尽可能多的以某个字母开头的单词。当电流（千分之二安培，远小于运行数字手表所需的电流）接通时，受试者的表现提高了约20%。
由于电流流过前额叶皮层，研究人员推测神经元的放电率增加了，从而激活了参与单词生成的细胞。微小的电荷似乎没有产生有害影响，除了让某些人的头皮发痒。此外，该技术不涉及手术，因此比植入电极更实用。
另一种非侵入性技术是经颅磁刺激（TMS）。将一个磁线圈放在头部上方，磁脉冲穿过皮层。不同类型的脉冲可以改变不同组神经元的放电率。志愿者只抱怨头皮肌肉收缩时感觉头骨被敲击，以及磁线圈发出的爆裂声。
直流极化和TMS的治疗目标是治疗卒中或痴呆症患者。TMS似乎更有效地针对特定的大脑区域，但直流极化似乎诱发癫痫发作的风险较低。当然，长期频繁暴露于电刺激或磁刺激的长期影响尚不清楚。尽管如此，DARPA已授予研究经费，以探索神经刺激是否可以改善混乱的战斗环境中的受损认知能力或抵消睡眠剥夺，也许是通过提供所需微小脉冲的头盔。
与许多潜在的增强大脑的技术一样，神经刺激很容易被过度推销。然而，考虑到我们对认知的重视程度，即使是适度的改善也会被许多人认为是很重要的。对于军事人员来说，长期问题可能很难识别，并且即使在生死攸关的情况下获得微小的思维敏捷性提升，似乎也值得冒险。正如芝加哥康复研究所的神经科学家马克·E·黄在2004年对媒体所说：“有许多可能性需要从伦理上回答。如果你想学习一门新语言，刺激器可能会有所帮助。我会建议你为此目的而做吗？不会。但是，从长远来看，谁知道呢？显然，天空是极限，我们仍处于起步阶段。”
无所畏惧
思维增强的可能性确实很多。美国一个杰出的研究团队在2005年报告说，一种名为stathmin的基因在杏仁核（情绪的所在地）中表达，与先天性和后天性恐惧有关。研究人员培育出了不含该基因的小鼠，并将它们置于厌恶情境中，例如在它们的笼子的某个位置给予轻微电击。正常小鼠表现出传统的恐惧行为，即僵在原地，但经过基因改造的小鼠僵住的频率较低。当将两种类型的小鼠都置于开放场地环境（一种天生具有威胁性的环境）中时，不含stathmin基因的小鼠在场地中心花费的时间更多，并且比对照组小鼠探索得更多。
stathmin表达较少的人是否表现出较少的恐惧？不太可能存在一对一的对应关系，因为人类在心理上比小鼠复杂得多，能够改变其基因编程的行为。然而，不难想象，一位过高估计基因信息重要性的军事官员将来会提议筛选特种部队候选人，甚至新兵，以寻找“恐惧基因”。事实上，几年前，伯灵顿北方圣达菲铁路公司不得不向秘密接受腕管综合征相关基因检测的员工支付220万美元，即使开发检测技术的科学家表示该技术不能用于该目的。该公司试图了解工人的医疗索赔是否归因于他们的工作或他们的基因。
如果对恐惧基因进行DNA检测在科学和伦理上都存在风险，那么着手创造缺乏这种特征的人又如何呢？培育不含stathmin或其他与恐惧反应相关的基因的人类，是否会产生更勇敢的战士？如果父母怀有培养孩子成为光荣军人的雄心壮志，或者只是不想生下一个胆小鬼，他们会同意这种干预吗？然而，一个问题是，恐惧或其功能等价物是几乎每种动物都表现出的古老特性之一。它肯定具有巨大的生存价值。消除它将是深刻的反进化，几乎肯定会对个体产生许多意想不到和不良的后果，更不用说将人类直接推入一场关于增强自身是否太过分的激烈辩论中。
人工增强的倡导者认为，这些改变可能根本不是人工的。他们问道，人工增强与“自然”增强（如锻炼和纪律）之间是否存在有效的区别？我们不是仅仅在尽我们所能地获取任何优势吗，就像我们一直以来试图做的那样，或者这些技术是在欺骗自然吗？我们能控制后果吗，还是对个人和人类的风险太大了？
这些问题是关于我们是否应该利用神经科学和其他领域（如遗传学）的新发现来改善我们自己、我们的后代，甚至可能是物种的持续争论的一部分。如果增强平民变得可以接受，那么将很难解释为什么应该禁止国家安全机构让战士获得优势。如果增强平民不可接受，那么可能仍然可以为调整军事人员的情况做出特殊考虑。
国家对增强技术的研究将需要政府内外的咨询机构的密切参与，并尽可能提高透明度。虽然应该阐明一些一般原则并使其成为我们监管框架的一部分，但大部分艰苦的工作将不得不逐案进行。
正如丁格斯指出的那样，这些辩论是我们尚未进行的辩论。自由主义者会辩称政府监管是过度干预，保守主义者会担心改变人性，自由主义者会担心神经药理学可能赋予已经相对富裕的人的不公平优势。所有这些观点都应该被公开，讨论需要被提上我们的国家政策议程。