數周之前，Ray Kurzweil 曾經預測到 2030 年代，納米機器人將會幫助我們將大腦與云計算相連接，從而將生物體與數字世界相連接。今天讓我們來討論一下當下正在發生的事情。在過去的數十年間，數十億美元的資金被投入到三個研究領域：神經假體、腦機接口和光遺傳學，這三個研究領域已經正在改變人類，并且解決了很多困擾人類自然進化過程的問題。該文章是關于這些領域的最新發展，涵蓋了目前最讓人振奮的應用和未來有可能產生顛覆性影響的應用。
神經假體、腦機接口和光遺傳學
你的大腦包含上千億個神經元細胞，這些細胞塑造了現在的你，并且控制著你的行為、思考和感覺。結合你的感覺器官（例如眼睛、耳朵），這些系統決定了你如何感知世界。有時候，這些系統也會失效，這也是神經假體存在的意義。
“神經假體”（Neuroprosthetics）指的是使用電子設備來替換受損神經系統或者感覺器官的功能。“神經假體”的概念已經存在一段時間——第一只人工耳蝸出現在 1957 年，旨在幫助聾人聽到聲音。自從那時開始，全世界已經有超過 35 萬只人工耳蝸被植入到聾人耳朵中，幫助他們恢復了聽覺，并且極大地提高了他們的生活質量。但是這樣的人工耳蝸的植入僅僅是涉及到了研究所說的腦機接口（BCI）領域：大腦（中樞神經系統 CNS）與外部計算設備之間的直接通訊方式。
腦機接口領域的愿景是通過將數字世界與中樞神經系統相連接，從而增加或修復人類的認知。如何實現與中樞神經系統的連接是非常有趣的部分。通常有兩種方法，一種方法是將導線和神經元與粘連到大腦中的金屬細針微觀陣列相連接，通過電刺激神經元，或者當它們被激發的時候，測量神經元的電勢。第二種方法則是更加有趣的“光遺傳學”——用光來控制神經元。通過這種機制，我們可以將一個光敏分子植入到神經元的表面，然后這個光敏分子就可以允許外部使用者通過一定頻率的脈沖光來觸發或者禁止神經元的激發狀態。
目前腦機接口領域和神經假體領域都還處于初始階段。通過以下的一些例子，我們可以看到這些技術可能的應用領域，也可以幫助我們理解這些技術未來的可能性。
當前的應用：
1、看見：大約有 70 位盲人進行了 3 個小時左右的視網膜植入手術。正如所描述的那樣，“眼鏡式鏡頭可以拍攝圖像數據；然后這些圖像數據經過數據線上的微型計算機處理后，相應的信息可以發送到神經刺激陣列上，該陣列被植入到視網膜上，包含 60 個電極。”雖然要想完全恢復視力還有很長的路要走，但是使用攝像頭來增強或者替代失效的光感受器還是非常有前途的。
2、聽見：正如前文提到，在過去的 60 年間，全球已經有超過 35 萬只人工耳蝸被植入到很多聾人耳朵中。麥克風可以從周圍環境中收錄聲音，并且將信號傳送給語音處理器，然后傳送器可以將信號轉換為電脈沖。電極陣列可以將這些脈沖傳送到聽覺神經的不同區域，從而使得我們可以繞過耳朵中發生故障的地方，聽到聲音。
3、感受疼痛：許多公司和研究小組（包括斯坦福大學）都在努力探索如何使用光遺傳學來“關閉”人類對于慢性疼痛的感知，而這一切只用按下對準患者皮膚的強光手電筒按鈕即可。疼痛是人們去看醫生的主要原因，每年相應的費用達到了 6350 億美元。
4、運動/意念：15 至 20 位癱瘓病人已經實現了將植入物植入到運動皮層（大腦中可以控制運動的部分）中，從而使得他們可以控制外部的機器手臂；更神奇的是，通過刺激植入肢體中的電極，甚至可以使得癱瘓肢體重新具有活力。
5、饑餓：和疼痛一樣，饑餓是一種感覺。斯坦福的研究人員正在探索如何使用光遺傳學來調節迷走神經的刺激，從而抑制饑餓感。
6、記憶：南加州大學的一名研究人員正在研究幫助癲癇患者恢復記憶的方法，他希望在患者的海馬體中植入計算機芯片，從而可以對患者的記憶進行編碼和訪問。
7、焦慮：斯坦福大學 Karl Deisseroth 及其同事“發現了杏仁體（大腦中的一個部分，是恐懼、侵略行為和其他基本情緒的中樞）中存在特殊的電路，有望調節嚙齒動物的焦慮情緒。”通過光遺傳學，我們可以將這個回路關閉，從而控制這些情緒。
未來我們能夠進行的應用領域可以說是令人非常興奮的。
未來——腦研究何去何從
正如神經學家 David Eagleman 最近在 TED 上指出的那樣，我們關于現實的體驗被我們的生物特征所制約了。而當我們開發新的方法來將新的信號或者計算能力傳遞給大腦時，這一切都將發生改變。我們可以增加新的感覺（想象一下你可以進入股票市場，并且可以感知市場走向）。我們可以開發無線的、腦對腦的交流方式（即人造心靈感應），并且通過思考的方式將信息傳遞給其他人。
我們的大腦就是一個平臺，新的應用機會永無止境。這些應用將會挑戰人類的概念，即身為人類究竟意味著什么。正如 Ray Kurzweil 預測的那樣，一旦我們將我們的大腦皮層與云計算相連接，也許我們將會成為一類遠遠超過“人類”的物種。