法国实验利用离体人脑操控机械手弹钢琴,科学原理与伦理争议分别是什么?

有一则科研新闻,听起来会让人觉得震撼。科研团队从逝者身上取下一小块脑组织,放置在培养皿,连接机械手,仅仅三天,这片脑组织就学会弹奏钢琴曲。这项实验的原理,以及背后的伦理争议,可以分开来看。

实验的科学原理

法国国家科学研究中心的研究团队,获取遗体捐赠者的大脑皮层样本,切成300微米厚度薄片,放置在微电极阵列上培养。搭配模拟人体脑脊液的营养液、氧气与抗生素,薄片内部神经元依旧可以产生电信号。

科技

之后为脑组织接入机械手与声音采集设备。

  • 三根运动电极连接机械手三根手指,分别对应钢琴三个音符,神经元放电,手指就按下琴键。
  • 麦克风采集琴声,转化为电信号,传回脑片的感应电极。

这套闭环,模拟婴儿学习的过程。随机做出动作,接收对应的声音反馈,大脑逐步建立动作和结果之间的神经连接。在三天的反复训练中完成学习。

本次实验一共使用16片脑片,其中3片可以做到百分之百正确弹奏音符,7片能够准确复刻两组音符。更让人意外的是,训练结束17天之后,大部分脑片依旧保留这份学习形成的记忆。

背后的机制叫做脉冲时序依赖可塑性。当一个神经元,反复在另一个神经元激活之后被触发,神经元之间的连接强度就会提升。反复练习之后,形成双向连接,接收到音符信号,就能触发对应的动作电极。

实验带来的伦理争议

这项研究带来不安,因为它挑战大众固有的认知底线。

第一,死亡定义的讨论。传统标准认为脑死亡代表生命终结。如果人离世之后,一小块脑组织还能学习新技能,并且长时间保存记忆,那这片组织算不算活着。科研人员说明,这片脑组织不存在自我意识,无法感知疼痛。

第二,知情同意的边界。遗体捐赠协议一般写明,遗体用于医学研究。很少有捐赠人事先想到,脑组织样本会搭配机械手弹奏乐曲,这种实验是否超出当初捐赠时同意的范围,存在讨论空间。

第三,样本商业化的潜在风险。有人提出担忧,如果生物脑组织可以完成复杂任务,未来会不会出现脑组织样本的黑市交易。前沿技术如果管控不到位,很容易被滥用。

如何看待这项研究

科研团队表示,整个实验遵守伦理规范,样本来自自愿遗体捐赠者。实验的目标,并不是打造可以弹琴的离体脑组织博取关注。研究的核心,探索生物神经元学习效率高、能耗低的特性,人脑整体功耗仅约20瓦,以此研发全新的混合AI系统,同时为阿尔茨海默症、帕金森等神经系统疾病研究,提供更贴近真实人脑的实验载体。

技术迭代速度很快,配套的伦理讨论不能滞后。这片300微米厚的脑组织样本,抛出一个值得所有人思考的问题。当逝者脑组织依旧拥有学习、记忆能力,我们应当怎么重新理解活着的含义。这个问题没有标准答案,值得大家思考。

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