给大脑装上开关后有控制人心的能力吗？

电影《X战警》中的X教授虽然手无缚鸡之力，却具有让人害怕的能力：他能感应他人的思维和记忆，还能控制他们的思维和行动。这可谓是杀人于无形了，不仅杀死人的肉身，还要控制人的精神世界，将人变成傀儡。

电影让我们看得热血沸腾又心生向往，现实中真的有这种控制人心的能力吗？

科学家告诉我们，也许终有一天这将不再是幻想，因为现在科学家也正在研究如何在人脑中装上调控的开关呢。

激光按动开关

我们行走在路上，随处都能见到路灯，不知道大家有没有注意到，路灯工作的时间会随着季节变化而变动？夏天白昼长亮灯晚，冬天白昼短亮灯时间早，天亮后路灯就悄然熄灭了，并没有固定的灭灯时间。

这是怎么做到的呢，是专人控制的吗？不是的，这是因为它们装有光控开关，光控开关感应到自然光的强弱变化，通过光电信号转换，就能自动控制电灯的亮灭了。受到光控开关的启发，科学家们也在尝试给大脑装上“光控开关”，用激光来控制行为，这种方法被称为“光遗传学”。

光敏蛋白就是科学家们寻找到的最合适的“光控开关”。光敏蛋白在生物体中普遍存在，我们最熟悉的就是植物的叶绿素，正是因为有叶绿素将光能转化成化学能，包括人类在内的各种生物才能生存至今。动物中常说到的光敏蛋白就是视觉色素了，有正常的视觉色素，人类才能看到缤纷多彩的世界。在一些藻类和古细菌身上还有一类视紫红质的蛋白，它不能产生视觉，而是发挥着与叶绿素类似的功能，它将光能转化成化学能，满足它们生存所需。

除了这些常见的光敏蛋白，生物体内还有许多光敏蛋白参与了包括学习和记忆、药物成瘾、运动和睡眠等多种生理过程，如果我们了解了它们的作用，就可以“光控”它们，实现想要的效果。而如果生物体内本身没有合适的“光敏开关”，科学家们就会用基因编辑技术将光敏蛋白的基因转入到相关的细胞中，给这些细胞装上“光敏开关”。安装好“开关”后，再用激光去“打开”它们，就可以获得想要的效果。

近年来，光遗传学技术得到了飞速的发展，各国科学家发现了该技术的多种用途，不仅能防治疾病，还能像X教授一样操纵生物的情绪和记忆。

美国霍华德休斯医学研究所的研究人员通过改造视紫红质的结构，使得它与原先的功能相反，不再激活神经元，而是抑制神经元的活动，这种功能的改变将有利于帕金森病的治疗。因为帕金森病的病症常表现为不由自主的肌肉震颤，而这与神经元被激活相关，如果这种新视紫红质能被连接到相关的神经元上，并在受到激光调控时降低神经元的活性，将有望成为帕金森病的新疗法。

美国耶鲁大学的研究员能用激光让老鼠化身为“冷血杀手”。他们找到了控制小鼠捕猎行为的神经，在这些神经的支配下，小鼠看到猎物就会追赶攻击。研究员在这些神经细胞上添加了光敏蛋白，再用激光作为开关去控制这些蛋白。不打开激光时，小鼠表现得很平静，而一旦激光打开，小鼠就会暴怒，它们会用爪子抓住笼子里的“猎物”，还反复撕咬、“折磨”猎物。

按动“光敏开关”不仅可以激活细胞的功能，有时候它反而会“关闭”某些功能，美国塔夫斯大学的研究人员就利用这一点阻止了青蛙的肿瘤细胞生长。青蛙的肿瘤细胞和哺乳动物的相似，细胞内部带有与正常细胞不同的正电压。研究员用激光关闭了青蛙的肿瘤细胞上的光敏蛋白通道，不让带正电的钾离子进入肿瘤细胞，这样肿瘤细胞就能像正常细胞一样带负电了。这种方法能阻止青蛙体内的肿瘤细胞产生，还能让已经产生的肿瘤细胞正常化。

同样的“关闭”功能还能用于操纵记忆，美国加州大学戴维斯分校的研究人员用这个方法成功地剔除掉了小鼠大脑中的部分记忆。研究者先电击笼中的小鼠，标记了这个过程中活跃的大脑细胞，这些细胞会记录下小鼠的痛苦经历，并使小鼠在回忆时仍然感到恐惧。随后研究员将光敏蛋白与这些脑细胞相连，当用激光照射时，光敏蛋白能使这些脑细胞不被激活，结果发现，小鼠失去了曾被电击的痛苦记忆，不再产生恐惧反应。

磁铁操纵大脑

已经有许多科学家在研究光遗传学技术，它能起到非常神奇的效果，但是它的前期准备非常多，不仅要寻找相应的“光控开关”，为了增强神经细胞对激光的感应能力，可能还需要在大脑中植入微小的光纤，开颅手术可能会让病人感到害怕。这时候不需开颅的“远程操控”法诞生了。

磁铁是我们小时候常玩的玩具，它能让我们体会到“隔空取物”的乐趣，你有没有想过它还能隔空操纵大脑，让你不由自主地做出自己不想做的行为呢？这并不难，只要你的大脑也有“磁性”。

美国布法罗大学的研究团队将磁性纳米粒子注入到小鼠大脑中，成功地控制了它的运动，能让它严格按“跑步、稍息和立定”的指令来行动，这个技术叫做“磁热刺激”。

科学家们先将一些对温度敏感的基因转到小鼠的脑细胞中，当温度升高时，脑细胞会被激活。接着，将特制的磁性纳米颗粒注射到大脑中。最后将小鼠放到会变化的交变磁场中，小鼠大脑中的磁性纳米粒子在磁场的作用会快速旋转，产生热量激活脑细胞，小鼠就会不由自主地“舞动”起来。

让小鼠动起来的目的还是为了治病。大脑疾病目前还有许多是顽疾。创伤性脑损伤、帕金森氏症、肌张力障碍和周围神经性瘫痪等都由特定神经元的损伤或功能失调引起，而我们往往束手无策。但是，如果磁热刺激技术能运用到人体中，植物人也将有站起来的希望。

不过与光遗传学可以同时调控多处细胞，且能激活或抑制细胞功能不同，这种方法一次只能激活小鼠单一区域的脑细胞，而不能控制多个区域。比如在这个实验中，研究团队只能将小鼠分为三组，分别控制三个区域，这三组小鼠在磁场中都只表现出单一的行为：运动区域的细胞被激活的小鼠，能够跑得更快；激活纹状细胞的小鼠，表现出“团团转”的行为；而当科学家们激活大脑中另一个区域时，小鼠四肢会僵住不动。

声控开关出世

虽然磁热刺激技术不需要开颅，但是它的作用范围却比光遗传学窄多了，那么同样不需要开颅手术的“光控开关”的孪生兄弟——“声控开关”技术就很值得期待了。

“声控开关”学名叫做声遗传学技术，它是用超声波来激活脑神经元的方法，目前在线虫身上进行的实验获得了成功。

美国国立卫生研究院等多个机构的研究员们共同参与了这个实验。科学家对线虫进行了基因改造，在它的神经元中添加了蛋白质TRP-4，这种蛋白质能够感应超声波的频率变化，并能响应超声波的指令，让机体做出相关动作。然后，为了不让机体其他细胞受到声波的影响，科学家们用高频超声波去刺激线虫，发现这些声波确实能使线虫改变运动方向或停止活动，并且在60分钟的实验中都持续有效，而且对线虫的脑细胞没有任何损害。

声遗传学的原理与光遗传学非常相似，都是通过给予信号，让蛋白质改变构造去打开或关闭相应的离子通道，使神经元被激活或停止活动，不同的是声遗传学不需要植入光纤，病人的接受度更高。

虽然到目前为止，声遗传学还没有用于人体，但是科学家对它信心满满，因为已经发现人体的多种细胞都能进行基因编辑。引入TRP-4蛋白的基因，这样不仅是神经细胞，产生胰岛素的胰岛细胞、参与心脏起搏过程的心肌细胞等都可以“装上”TRP-4蛋白，接受超声波的控制。

当然，作为一个刚起步的技术，它还存在许多困难。线虫全身只有302个神经元，想要让它们接受超声波的控制，需要在它们的294个神经元上连接TRP-4。而人类的细胞可比线虫多得多，我们的细胞网络也比线虫更加复杂，想要让细胞接受控制，我们应该在什么细胞上连接多少个声敏蛋白才有效？再比如，连接了声敏蛋白后，该提供多高频率多大强度的超声波去“按动”声敏蛋白？一旦超声波强度超过人体极限，会不会产生意想不到的后遗症？这些问题都需要实验才能回答。

操控大脑，让人们听从指令，改变人们的性格和记忆，这是非常炫酷的技能。但是我们不希望这些技能被不法之徒掌握，也不希望它们成为新的生化武器，否则好事也将变成灾难。