“老谢,帮我弄一些小白鼠过来。”
“行,这事交给我。”
以前谢邈没办法帮忙,不过生物学方面,他倒是能帮得上忙,以前他在阿美瑞卡学的就是生物学。
虽然比不上林陕这种怪物智商,不过他也属于中等偏上。
在实验中他提不出什么开创性的意见,不过打下手还是足够。
“小白鼠的实验还要解剖脑组织?不久前还只是无创采集脑电,转眼就要开颅。”
“无创头皮电极的上限已经摆在那。” 林陕伸手,指尖点了点工作站屏幕上的脑成像示意图,语气平静,不带半分情绪化的狂热,只有严谨的理性:“头皮采集得到的,是无数神经元信号叠加后的混叠总波,空间分辨率太差,分不清具体脑区单独放电,想定位视觉皮层单个神经元的编码模式,必须使用侵入式微电极阵列,植入脑组织内部,要植入,就要解剖,这是绕不开的一步。”
他一边说着,从柜子里取出一套灭菌后的显微手术器械,整齐摊开在消毒托盘里,微型脑立体定位仪、钨丝微电极阵列、显微剪刀、精细镊子、生理盐水浸润棉片,还有麻醉药剂。
“人体我们现阶段绝对不能碰,伦理风险、生理风险都太高。小鼠的视觉通路结构和人具备同源性,初级视觉皮层 V1 区的信号编码逻辑可以用来验证理论,我们不是要单纯破坏脑组织,是记录神经元在接收视觉刺激时的脉冲发放。”
谢邈看着寒光闪闪的显微器械,喉结动了动:“你打算自己做显微解剖手术?”
“我翻看了神经外科动物实验的外文专着,对着解剖图谱推演过几十次手术路径,立体定位坐标全部提前算好了。” 林陕拿起小鼠脑立体定位图谱,页面上画满红色标记线,“我先练习定位,固定颅骨,开颅窗口控制在毫米级别,尽量减少损伤。”
谢邈最终点了点头:“行,小白鼠我傍晚悄悄带过来,数量不多,十只都是实验级Km小鼠。”
夜幕降临时,地下实验室只留下冷白色的无影灯。通风系统低低嗡鸣,空气中弥漫着淡淡的乙醚麻醉气息与消毒水味道。
铜箔屏蔽层隔绝外界电磁杂音,整个空间安静得只剩下设备风扇转动的细响。
一只小白鼠被吸入麻醉盒,逐渐失去挣扎,进入稳定麻醉状态。
林陕小心取出小鼠,固定在脑立体定位仪上,耳杆卡入耳道,门齿钩牢牢固定上颌,一点点校准三维坐标,眼睛凑近体视显微镜。
显微镜视野下,小鼠灰白色的颅骨纹路清晰浮现。
林陕捏起微型颅骨钻,手腕稳如磐石,钻头缓慢旋转,在初级视觉皮层对应的颅骨位置,钻出一个直径不到两毫米的圆形骨窗。动作极轻,刚好钻透骨板,不刺破下方脆弱的硬脑膜。
“生理盐水。” 林陕低声道。
谢邈立刻用滴管滴下微量冷却生理盐水,润湿暴露的脑组织,防止脱水损伤神经元。
掀开硬脑膜之后,淡粉色、布满细密血管的小鼠大脑皮层,出现在显微镜视野之中。无数微小神经元蛰伏在这片柔软组织内。
林陕手持微电极阵列,在显微镜引导下,缓缓将数十根直径仅数微米的钨丝电极,垂直刺入V1视觉皮层。
屏幕上,原本平直的基线骤然炸开一阵细碎、尖锐的脉冲尖峰。
“抓到神经元放电信号了。” 林陕声音放轻。
工作站的示波器窗口,一条条短促的锋电位不断刷新。这是神经元动作电位,和头皮采集那种宽幅叠加脑电波完全不同,这是单个神经元原生的、未经混合的原始电脉冲。
林陕启动刺激光源,一小块LEd屏幕放置在小鼠眼前,交替投射黑白竖条纹。
每当条纹切换,屏幕上对应的神经元脉冲发放频率立刻改变。部分神经元在竖条纹出现时爆发高频放电,横条纹出现时沉寂下去。
“方向选择性神经元。” 林陕盯着波形,一边实时记录,一边口述给程序自动打标签:“V1 区神经元,对特定朝向视觉刺激产生响应。和神经学文献描述完全吻合。”
他连续更换刺激图案:光斑、色块、移动的光点。每一种视觉输入,都会触发一组独特的神经元脉冲序列。系统把每一组锋电位时序、发放频率全部存入数据库。
一轮记录结束,林陕小心提起微电极阵列。
“一组记录完毕,我们要做对照,一组给予视觉刺激采集编码信号,另一组,尝试反向输入模拟脉冲,验证神经元会不会产生对应响应。”
谢邈站在一旁,静静看着显微镜下那团微小的脑组织,心底发凉。
“也就是说,你不仅能读,很快还能往小鼠大脑里写信号?”
“理论可行。” 林陕调整电极位置,准备下一只小鼠的手术:“我们先解析小鼠视觉皮层的编码字典,搞清楚什么样的脉冲时序代表‘看见亮斑’,什么样代表‘看见移动线条’,等这套编码映射库建立完成,我们就能人为复刻这套脉冲序列,直接写入视觉皮层,就算小鼠眼前没有任何光源,大脑也会接收到‘看见图像’的信号。”
他继续操作第二只小鼠,钻骨、开硬脑膜、植入微电极,重复采集流程。
但并非每一次实验都一帆风顺。有一只小鼠,在电极刺入的瞬间,皮层微血管轻微破裂,局部出血,神经元信号迅速衰减消失。林陕冷静地标记这例失败样本,在实验日志上写下出血位置、电极刺入深度,记录误差来源,没有半分情绪波动。
“侵入式电极最大的难题就在这里,脑组织柔软,血管密布,毫米甚至微米级的失误就会破坏观测靶点。” 林陕一边清理实验台面,一边对谢邈说道:“小鼠实验,是用来打磨电极材料、植入方案、信号编码模型,等到这套体系足够成熟,我们才能再回头去思考,未来人类版本的神经接口该采用哪种方案。”
连续数小时,无影灯始终亮着。
十只小鼠,成功完成有效记录的有七例,三组失败案例分别记录为颅内出血、麻醉过量、电极位置偏移,海量的单细胞锋电位数据源源不断写入加密硬盘。
等到最后一组实验采集结束,林陕关闭刺激光源,缓缓撤下电极阵列,对实验动物做安乐处置,随后仔细处理脑组织样本,用于后续固定切片观察。
所有的手术废料、样本,全部密封收纳,交由谢邈后续做无害化销毁。
实验室里只剩下仪器散热的嗡嗡声。林陕摘下手术目镜,揉了揉眉心,调出本次全部单细胞记录数据集。屏幕上密密麻麻,全是神经元放电的时序图谱。
“无创脑电只能看到一片模糊的云。” 林陕指着屏幕:“侵入微电极,可以直接听到单个神经元的语言,我们现在拿到了视觉感知最底层的编码密码。”
谢邈看着屏幕,低声开口:“你这一步,已经踩在很多伦理审查委员会的红线边缘了。一旦泄露出去,争议会比刚才无创脑电实验大得多。”
“所以这件事,只有你我两个人知道。” 林陕侧过头,目光沉静:“小鼠只是验证原理。我不会急着在人体上做侵入植入,但如果想要真正实现全息虚拟感知,读懂大脑底层神经元的编码语言,我要做的不是把东西植入到大脑里,而是只需要戴上虚拟头盔,就能接收大脑的指令信号,同时对大脑释放某些画面。”
他将全部数据做三重加密备份,关闭采集程序。
“下一步,开始尝试反向信号注入,向小鼠视觉皮层写入我们人工合成的脉冲序列,看能不能凭空制造出不存在的视觉幻象。”