数电小论文

神奇脑电波

内容提要：本文由电气化时代切入，主要探究了人类对脑电波的认识，包括理论研究、现实成果和科学设想，个别猜想结合了作者看科幻小说的认识，但谁又能说，科幻不是未来的科学呢。被称为“科幻小说之父”的法国作家儒勒·凡尔纳这位伟大的幻想家以科学为依据，在自己小说中描述的飞机、潜艇、电视经历了一个世纪后都变成了现实。对于大脑的认识更要突破现有知识的局限。

关键词：脑电波精神控制电子技术

一、总述

电子技术是目前发展最快的技术领域之一，在数字集成电路集成度越来越高的情况下，开发数字系统的实用方法和用来实现这些方法的工具日新月异，可编程逻辑器件大量应用。在数字电子技术的学习中，我们了解到利用三级管和MOS管的特性可以制作门电路，这是非常神奇的。电流本是变化多端的，但我们却可以利用集成电路把电流电压等物理量变身成我们熟知的0、1，如此就大大方便了我们对电的利用。

在电气化时代飞速发展的今天，我们对电的利用早已超乎前人的想象，而各个学科之间本是没有固定界限的，推广开来，我不禁开始思考，人类可以利用生物电吗？也许未来的某一天，我们可以实现将人类脑电波的数字化，加以编程，便可以实现精神控制。大脑对人类来说本就是最神秘最神圣的存在，对此，我做了更深入的探究，让我们来一窥大脑的奥秘吧！

二、脑电波的探索

看过电影《阿凡达》的人一定不会忘记影片中这样一个桥段：在潘多拉星上，下身瘫痪的的前海军战士杰克·萨利躺在密封舱中，通过头上戴着的复杂设备，利用意念操控人造的混血阿凡达。当然，潘多拉星和阿凡达只是导演卡梅隆的虚构，利用意念操控阿凡达自然也不可能发生。但是你或许不知道，利用“意念”操控物体已经不再是人类的空想。

脑电波是大脑在活动时，脑皮质细胞群之间形成电位差，从而在大脑皮质的细胞外产生电流。它记录大脑活动时的电波变化，是脑神经细胞的电生理活动在大脑皮层或头皮表面的总体反映。脑电波被发现于1924年，德国医生汉斯·贝格尔（Hans Berger）从一个颅骨受损的病人头部，检测到极为微弱的电流。在经过近五年的漫长实验后，他终于确认了这种神秘的电流的确来自于脑部活动，并发明了脑电图（EEG，electroencephalogram）。他从一千多张脑电图记录中发现了脑电的部分规律，并测量出人们在清醒且闭眼后的脑电波为8-12Hz （另外的数据说是8-13Hz，阿尔法波或α波），而将睁开眼睛后的脑电波处于13-30Hz（另外的数据说是14-26Hz，贝塔波或β波）。而“意念”操控，是利用人类的脑波操控，相关的科学研究已经超过半个世纪。通俗地讲，人类在进行各项生理活动时都在放电，当然，电场和磁场总是相伴而生，既然人脑有生物电或电场的变化，那么肯定有磁场的存在。心脏跳动时会产生1～2毫伏的电压，眼睛开闭会产生5～6毫伏的电压，而思考问题时大脑会产生0.2～1毫伏的电压。如果用科学仪器测量大脑的电位活动，那么在荧幕上就会显示出波浪一样的图形，这就是“脑电波”。脑电波活动具有一定的规律性特征，和大脑的意识存在某种程度的对应关系。人在兴奋、紧张、昏迷等不同状态之下，脑电波的频率会有明显的不同，约在1～40赫兹之间，依照不同的频率，脑电波又被进一步分为α（阿尔法）波、β（贝塔）波、θ（西塔）波、δ（德儿塔）波。当人在一定的压力之下精神高度集中时，脑波的频率在12～38赫兹之间，这个波段被称为β波，是“意识”层面的脑波；当人注意力下降，处

于放松状态时，脑波的频率会下降到8～12赫兹，这被称为α波；进入睡眠状态后，脑波频率进一步下降，被分为θ波（4～8赫兹）和δ波（0.5～4赫兹），它们分别反映的是人在“潜意识”和“无意识”阶段的状态。正是因为脑波具有这种随着情绪波动而变化的特性，人类对于脑波的开发利用成为了可能。电影《阿凡达》中所展现的实际上是一种叫做脑机接口的技术（Brain-Computer Interface，简称BCI），是指在人脑与计算机等外部设备之间建立直接的连接通路。通过对于脑电信息的分析解读，将其进一步转化为相应的动作，这就是用“意念”操控物体的基本原理。

目前，美国布朗大学大脑科学计划主管约翰·多诺霍开发研制了大脑微晶片技术，被称为“脑控制门”，最新实验证实猴子通过大脑能够控制机械手臂向自己喂食。这个假肢具有完全可移动的肩部和肘部，灵敏的“钳子”可以模拟人类的手。一个带有稀少毛发的微晶片植入猴子的大脑，该微晶片与假肢上的传感器相连接，能够阅读大脑神经元细胞和瞬间反应发出的信号。近日，英国雷丁大学控制学教授凯文·沃里克称这项实验技术展现出惊人的能力！他强调，这项最新实验的植入性技术表现得十分完美，并期待着最后的实验结果。2002年，世界控制学专家沃里克教授成为示范这项技术进入实验阶段的第一人。他将这个微晶片植入自己的神经系统，并且通过大脑意识可以控制一个机械手臂，该机械手臂是由其同事彼得·凯伯德研制的。两年之后，美国人马修·纳格勒在肢瘫之后接受了这项实验。虽然纳格勒在2007年死亡，但在他使用“脑控制门”技术的12个月期间，证实了这个机械手臂带来了超自然的力量。之前他在接受采访时曾指出，“我并不需要说话，只要大脑想到一些举动，机械手臂就会依照我的意思去做”。2008年，两只猴子在实验中能够通过大脑意识控制让机械假肢对自己喂蜜饯和水果。目前美国政府已允许未来进行10项关于人体临床的相应实验，计划于本月开始。沃里克教授称，在机械手臂广泛应用之前仍需要有几年时间的测试期，这项技术才能够适合于完全瘫痪者。

三、脑使用率的研究

日前，有种说法甚嚣尘上，脑细胞（思维）的产生，让人类成为地球上的主宰性动物。因此我们能发明，能创造，能研究自我。人类现有的能力，全部取决于脑细胞。而人类的脑细胞能力只开发了10%。海豚的脑细胞能力开发超过了10%，他们是比人类还聪明的生物，他们拥有人类无法做到的超音波能力，类似用思想对话而不是声音。很多科学研究表明，这种说法也许根本站不住脚。但是却给我们带来了有意思的思考，为什么有人聪明有人笨？有人合群却有人单打独斗？若我们的脑使用率其实已经达到了100%，那么是否可以理解为脑细胞活性的不同给人带来了不同的影响呢？那我们设想一下，假设人的脑细胞能力被开发成了100%，将会如何？

一个豆友评价《三体》的一句话：物理的尽头是数学，数学的尽头是哲学，哲学的尽头是神学。爱因斯坦也曾经提出，若速度超过光速，便可以穿越时空。这种设想简直是神一样的存在。

现在我们不妨假设，如果身体的细胞吸收到过量的具有再生、繁殖或创新能力的“元素”，刺激到了脑部细胞的进化，能力开拓进入20%~30%。这时候我们也许就能听到远处的声音，能凭借声音判断距离、能够通过预测对方行为，自动吸收大量知识，不怕疼，没有恐惧感，判断力超强，并逐渐失去人类的七情六欲。这个时候，可以理解为人类的大脑已经成为了进入高速运转的“机器”。新陈代谢过快，很可能会迅速衰老、死亡——由于脑力开发进入40%，新陈代谢飞速，导致目前的身体无法承载，而对于一个拥有40%脑力开发能力的人来说，死亡并不是闭眼，而是分解——分解成灰尘，溶解到空气中，成为物理分子的一部分——人类也许不再以现在这样的躯体存在，而开始分解。人类其实就是细胞组成——分子组成。

而进入40%之后，人类便可以控制物体，设想一下，我们可以挥手之间让众人倒下，大