科学
上世纪外星人曾发神秘信号 美着手微博信息回应
美着手利用微博给外星人回信
据美国太空网站报道，如果你想对外星人说点什么，现在就是最好的机会！1977年探测到的神秘无线电信号——“Wow!”可能来自于地外文明，目前人类将对这一外星人信号进行回复。人们可以给“外星人”发送微博信息。
据美国国家地理频道称，所有的人类回复微博信息都将于美国东部时间6月29日20点和6月30日03点被标注为“追逐UFOs”，添加在一个信息之中，同时，该微博发送时间与美国国家地理频道最新纪录片《追逐UFOs》播放时间处于同步状态。
之后在8月15日，恰好是Wow!信号探测35年，这些人类众包微博信息将朝向探测到该复杂信号的最初宇宙方向进行发送。美国国家地理频道发言人克莉丝汀-蒙塔尔巴诺(Kristin Montalbano)说：“我们在阿雷西博天文台工作，致力于开发破译这一传输信号的最佳方法，之前的传输信息聚焦于简单模式，然而Wow!信号将基于一个复杂而显而易见的模式，有望从其它随机性宇宙自然噪音中显现出来。很可能我们将使用二进制代码，或者1和0序列。”
Wow!信号是过去40年里天文学家在对外星智能探索(SETI)任务中唯一从宇宙噪音中提取发现的宇宙生命信号，美国俄亥俄州立大学大耳无线电天文台从人马座方向采集到了强烈的72秒无线电信号。在信号峰值，信号传输比深太空周围辐射强30多倍，志愿者天文学家杰里-埃赫曼(Jerry Ehman)在记录该信息的计算机打印纸上潦草地写了“Wow!”，随后人们便以此命名这一信号。
没有人知道是否这个反常信号是否是外星人真实发送给人类的，尽管科学家们付出了许多努力，但仍未从同一太空方向再次探测到该重复信号。35年过去了，Wow!信号仍是一个未解谜团。
如果外星人科学家真实存在，人们希望它们能够更好地解译人类的回复。蒙塔尔巴诺说：“在识别该信号模型之后，科学家另一方面将系统理论地寻找一种方法来解密该传输信号，并以人类语言进行理解分析。这是一个不小的成绩，除了发现来自一颗行星的智能生命信号是非常重要的之外，这也是对于外星人一项非常有影响性的发现，或许它们并不知道地球人类已接收到这一信息。”
如果“Wow!”是外星人发送的信息，这些外星人应当是高智慧外星文明，科学家称，发射这些信号需要一台2.2亿瓦发射器，比地球现有无线电台强许多倍。（悠悠）
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微型摄像机竟可装入眼球 过目不忘已非特异功能
右眼被装上摄像机的加拿大男子
据英国《每日邮报》报道，最近，加拿大电影工作者罗布•思朋斯(Rob Spence)在工程师们的帮助下，他受伤的右眼又获得了新生，不仅变成了摄像机，随时拍摄真实事件，而且还变成了像《终结者》中机械人般的红色机械眼。
现年39岁的罗布•思朋斯在童年时右眼受到严重伤害，造成永久性损伤，之后进行了右假体置换手术。思朋斯的假右眼看上去很好，但他认为这样并未充分发挥这只假眼的实际功能，他想把一个超小的无线摄像机安装在自己失明的右眼框中，以视频形式记录下所看到的一切。
今年，在史蒂夫•曼（Steve Mann）、科斯塔•格拉玛迪斯(Kosta Grammatis)以及摄像头厂商OmniVision的帮助下，思朋斯将自己的假眼换成了眼球摄像机：一个由电池驱动的无线微型摄像头。这实际上是一种名叫Eyeborg的音频助视器，利用不同颜色反射光的频率不同的原理设计而成。该装置可以让思朋斯以视频形式记录下所看到的一切，如同阿诺•施瓦辛格主演的科幻片《终结者》中的机械人。但这支摄影机并不会真的连接到他的神经或大脑，所以他的视力并不会有所改变，画面以无线的方式录下来。
总部位于加州的微型摄像头厂商OmniVision捐赠了一个微型摄像头给思朋斯。该摄像头只有3.2平方毫米，它的分辨率是328x250像素。OmniVision甚至相信思朋斯的计划有助于研究令盲人重见光明的技术。同时，在美国麻省理工学院教授、研究可随身携带计算机而闻名的学者史蒂夫•曼（Steve Mann）的帮助下，该装置得到精细化。
眼球摄像机包括：一个数字摄像机、一个无线传输器和假眼中的一个电源电池。它与一个像一张纸一样薄的印刷电路板连接在一起。该装置还包括一个无线发射器和二级管灯。这套系统的工作原理是：系统中的镜片部分内藏有一个线圈，而患者眼眶里的假眼珠四周也同样绕有线圈，里面则装有摄像头和植入的微芯片，镜片里的线圈可以利用电磁效应为摄像头和芯片供电，而为了防止水浸，微芯片则被密封在一个钛盒中。微芯片接收摄像头的视频信号，并把信号转换成电极信号。
思朋斯还强调称，这个眼球摄像机除了具备美学欣赏价值之外，还可以在光线黑暗状态下提供照亮。据报道，该眼球摄像机被《时代周刊》评为2009年最佳发明之一。
这个无线视频摄像机能够记录他所看到的一切事物，之后再将视频信息输入计算机之中，通过软件分析，将不同颜色以不同声音传出。 他说：“这种摄像机提供了一种与众不同的视频监控模式，我计划用它来拍摄一部和公众管制有关的纪录片。
新型电灯泡可传无线数据 每秒传输速度可超十兆
卑微的电灯泡可用于传输无线数据
这项技术名为“D-Light”，通过改变房间照明光线的频率进行数据传输，每秒传输的数据超过10兆位，与典型的宽带连接不相上下北京时间8月25日消息，英国著名物理学家哈拉尔德-哈斯表示，他研发出一种全新的无线数据传输技术，可利用普通的电灯泡完成整个过程。在打开房间电灯的同时，用户也打开了互联网连接。哈斯将这种装置称之为“Light Fidelity”(简称Li-fi)，可用于传输来自电视波段“白空间”的无线数据或者未被使用的卫星信号。
哈斯是英国爱丁堡大学工程学院教授，他表示我们当前使用的无线电波数据传输方式效率不高。借助于手机，现在有140万个基站负责增强信号，但大部分能量都用在冷却上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的灯泡却有400亿个，因此拥有更高的效率。只要将传统白炽灯换成LED灯，便可让灯泡变成无线网络发射器。
这项发明被称之为“D-Light”，通过改变房间照明光线的频率进行数据传输，每秒传输的数据超过10兆位，与典型的宽带连接不相上下。它可以应用于医院、机场、军队甚至于水下。从理论上说，飞机乘客能够利用机舱内发出的光信号上网冲浪。哈斯说：“我们当前采取的无线数据传输方式是效率低下的电磁波，尤其是无线电波。无线电波存在很多局限性，它们较为稀有、成本昂贵并且只有确定的波段。这些局限性使其无法跟上无线数据的步伐，让效率成为一种不可能。光是电磁波频谱的一部分，将其用于无线通讯难道不是一个很棒的做法吗？”
他指出可见光谱的空间是无线电波的1万倍，使其成为可使用的最理想的波段。在一次演讲中，哈斯展示了一盏使用LED灯的桌灯，能够像桌子下面的接收器传输数据。只要将手放入光束中，视频信号便会传输给身后的屏幕，一旦阻隔信号，便会停止播放。
哈斯表示这项技术还没有与智能手机结合在一起，希望不久后可以做到这一点。他说：“任何有光的地方都是潜在数据传输源。在我看来，这项技术的应用前景超乎我们想象，我们要做的就是为所有潜在照明装置安装微芯片，将照明与数据传输联系在一起，解决我们面临的无线通讯问题。”(孝文)
射电望远镜倾听外星文明 无线电可接收太空信息
我们如何才能探测到地外（ET）生命的迹象呢？其中的一条途径是对来自地球以外的所有无线电信号进行基本侦听。无线电不但是一种低成本的通信方式，也是科技文明存在的标志。从20世纪30年代开始，每天都会有无线电波和电视广播信号从地球发射到外太空，这在无意中宣示了人类的存在。
SETI是一个极具争议的科研项目。一些科学家相信这完全是在浪费时间和金钱，而另一些则认为对地外信号的探测将永久地改变我们的宇宙观。宇宙是一个极为广阔的世界。
地外文明搜索采取了两种基本方法：
大范围搜索：
在这种方法中，您依次对天空的各个大片区域进行探测，以寻找信号。一次大范围搜索可以在较短的时间内以低解析度搜索整个天空。不过，在探测到某个信号后，如果不进行后续的高解析度搜索，就难以查明该信号的确切来源。
有目标搜索：
在这种方法中，您将深入研究有限数量（1,000-2,000颗）的类日恒星以寻找地外信号。有目标搜索可以对那些我们认为可能存在地外文明的位置（如拥有行星且满足我们已知的生命生存条件的恒星）进行更为详细的调查。不过，这种方法会忽略天空中的大部分区域，如果猜测错误，那么所有工作都会徒劳无功。
使用频率：
当您置身于一个陌生的地区，想用汽车上的收音机搜索一个广播电台，您必须转动电台调节器，直到收到信号为止；也可以按“搜索”或“扫描”按钮（如果你您的收音机有这样的功能）来搜台。问题在于，地外广播的频率是多少？这可能是SETI研究人员面临的最大难题，因为频率实在是太多了，用卡尔·萨根(Carl Sagan)的话说，“足有几十亿种”。宇宙中充满了由自然现象产生的射电噪音，就像夏季的夜晚处处都可以听到蟋蟀和其他昆虫的声音一样。幸运的是，大自然在无线电频谱中提供了一个具有低背景噪声的“窗口”。
在1-10千兆赫(GHz)的频段内，背景噪声水平突然下降。在这个频段有两种由激发态的原子或分子产生的频率：1.42 GHz，由氢原子产生；1.65 GHz，由羟基离子产生。由于氢和羟基离子是水的组成成分，因此这个频段也称为水洞。许多SETI研究人员推测，地外文明已经知道了这个频段，并由于该频段具备噪声低的特性而有意利用它来进行广播。因此，大多数地外文明搜索规程中都会将频谱中的这个频段包括在内。虽然人们还找到了其他一些有“特殊意义”的频率，但SETI研究人员尚未就使用此类频率中的哪些部分达成一致。
SETI项目：
有几个SETI项目从1960年就开始了。其中的一些主要项目包括：
一、奥兹玛(Ozma)项目：第一个SETI搜索项目，由天文学家弗兰克·德雷克(Frank Drake)于1960年发起
二、俄亥俄州“大耳朵”SETI(Ohio State Big Ear SETI)项目：于1973年启动，并于1977年探测到一段简短的不明信号（称为WOW! 信号）。1997年，该项目为了给一座高尔夫球场让路而关闭。
三、SERENDIP项目：由加利福尼亚大学伯克利分校于1979年启动。
四、美国航空航天局高解析度微波探测(HRMS)项目：1982年由美国航空航天局启动，1993年因美国国会不再向其提供资金而中止。
五、百万频道地外检测(META)项目：由哈佛大学于1985年启动，用来对840万个0.5-Hz频道进行搜索。
六、哥伦布光学SETI (COSETI)项目：于1990年启动，它是第一个搜索地外激光信号的光学SETI项目。
七、十亿频道级地外检测(BETA)项目：由哈佛大学于1995年启动，用来对数十亿个频道进行搜索。
八、菲尼克斯(Phoenix)项目：于1995年启动，它是地外文明搜索研究所对美国航空航天局在SETI领域的研究的延续。
九、阿尔戈斯(Argus)项目：于1996年启动，它是地外文明搜索联盟的全天空探测项目。
十、南半球SERENDIP项目：于1998年在澳大利亚启动，这个搭载项目旨在对南半球的天空进行搜索。
十一、SEIT@home：这个屏幕保护程序发布于1999年，它使用家用计算机分析SETI数据。
中子星疯狂旋转诱发引力波 爱因斯坦预言竟成真
相撞后可能出现的引力波
据国外媒体报道，在宇宙空间中，荡漾的着一种神秘的波，其产生的原因是重量级的天体相撞，例如中子星与黑洞相撞，还有超新星爆炸、中子星疯狂旋转等等，这一系列听起来越来越恐怖且超出想象范围的灾难性宇宙事件，这些事件发生的同时有一个共同点，这就是爱因斯坦预言中的时空结构震荡。在今年的夏天，来自欧洲多国的科学家联合证明了爱因斯坦关于时空结构震荡的理论是正确的，同时也捕获了引力波存在的证据。
始于今年夏天，并于秋季结束的欧洲引力波探测计划中，欧洲的科学家使用了两处陆基大型引力波天线，分别是位于德国汉诺威的GEO600引力波观测站和位于意大利比萨附近的处女座（Virgo）引力波探测器。前者是德国和英国联合研制的引力波监测站，具有一套干涉仪，臂长600米。GEO计划源于2002年英国和德国发起的引力波探测计划。而处女座（Virgo）引力波探测器则是意大利、法国、波兰和匈牙利的合作项目，臂长可达3000米。
而引力波观测站是如何探测引力波的呢？根据广义相对论，高速运动且高加速度的物体以及大质量天体运动、碰撞都会产生引力波，在这样连续的时间里形成波，也就是时空涟漪。而我们平时接触的物体质量太小，产生的引力波太弱，所以宇宙中大质量天体的运动、碰撞等行为都会产生极强的引力波。然而，这些引力波虽然极强，但是传到地球上，就变得非常地微弱了，所以在地球上对引力波进行探测需要极高的灵敏度。
我们目前使用的探测引力波的方法是激光干涉仪，即法布里-珀罗干涉仪演变过来的。 在真空的条件下，由两条长臂相互垂直结构组成，在长臂的两端悬挂在一面镜子，镜面必须具有高反射率，然后将激光打入长臂中，让激光束在长臂之间的两面镜子间来回反射，而我们需要做的，就是检测由于光程差引起的干涉条纹的变化，而之所以会出现光程差的微小变化，就是因为引力波的影响作用，这个微小的变化只有一个质子的直径大小。由于引力波是极其微弱的，所以需要进行多种隔离手段，真空仅仅是一个方面，比如还要隔离振动，这里的振动不仅包括外部环境因素造成的振动，还有内部长臂内的设备产生的振动。因而，对引力波的监测是需要非常高的技术条件。
除此之外，一个引力波监测站不可能只有一处监测点，就像一个盲人，用耳朵辨认方向的时候总会转一转头部，这就是用不同的方位角来判断声音的方向。同理，引力波的监测需要多个地面站同时工作，而且还需要一模一样的探测装置，这就是在减小仪器误差和测量误差。在引力波的监测过程中，也必须同时探测并且同时接收的同样的信号，这样才是一个比较接近正确结果的数据，从这个角度出发，由于地面模拟信号可能对引力波的探测进行干扰，所以如果有干扰的模拟信号，那两个以上距离不同的监测点自然不会是一模一样的信号，所以也就避免的地面信号源的干扰，而保证对真正引力波信号源的探测准确性。
据德国马克斯普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所）、德国汉诺威莱布尼兹大学的哈特穆特格罗特（Hartmut）博士介绍：如果认真对比GEO600引力波观测站和处女座（Virgo）引力波探测器，可以发现这两个监测点在600HZ以上的中/高频段具有相似的灵敏度。
这对我们来说是非常有趣的一件事儿，因为我们可以通过这个波段对寻找可能的超新星爆炸和伽马射线暴发所产生的引力波，当然我们并不会大海捞针那样去监测，这些可能的引力波监测方向，都是已经用传统的可见光或者X射线望远镜、红外望远镜已经观测到的，在这个基础进行的监测，不仅能节省时间，也能提高监测效率。
根据目前的研究，宇宙伽马射线的暴发是最强的引力波来源之一。而宇宙中其他壮观且恐怖的事件，比如超大质量恒星核心崩溃坍缩形成中子星或者黑洞，这些都是引力波极佳的探测源。截至目前，具有什么的频率取决于质量关系，可能将目前的探测波段扩展到千赫兹频率上。但是，千万不要激动，这并不意味着我们能很方便地探测到引力波的信号，前文中已经提到，即使是宇宙中最惨烈的黑洞级碰撞，传到地球上的引力波信号也是极为微弱的，而我们监测到的概率也是非常地低的。
当然，我们还要感谢处女座（Virgo）引力波探测器在低频信号上的贡献，由于处女座（Virgo）引力波探测器具有极佳的低频灵敏度（小于100HZ），所以这个引力波探测器是对脉冲星引力波信号探测的“能手”，而脉冲星的引力波信号频率一般在22HZ左右。由此可见，对引力波的探测，还需要进一步提高探测的灵敏度。(Everett)
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熊去氧胆酸能治心律不齐 人工合成使熊免受伤害
英国研究人员日前发表报告说，他们发现熊去氧胆酸可以治疗心律不齐。熊去氧胆酸最初发现于熊胆汁中，是许多传统中药的成分，但现在可人工合成，所以不用担心给熊造成痛苦。
英国帝国理工学院等机构研究人员在新一期《肝胆病学》杂志上报告说，心律不齐是因为心脏病患者心脏中存在一种肌成纤维细胞。胎儿心脏中也有这种细胞，不过出生后不久就会消失。控制心脏节律的电信号碰上这种细胞，传播速度会减慢，从而给胎儿和存在这种细胞的病人带来心律不齐的风险。
研究人员利用实验鼠心脏建立了相关病理模型，发现使用熊去氧胆酸可改善肌成纤维细胞传导电信号的能力，使心电信号的传播恢复正常，从而帮助减少心律不齐的风险。
领导研究的朱莉娅·戈雷利克说，对于那些心律不齐的心脏病患者，现有疗法效果经常不理想，本次发现提供了一种新的治疗途径，接下来他们将就此开展临床研究。
2300光年外星系或存超级地球：温度达1900度
新浪环球地理讯 北京时间8月30日消息，据美国国家地理网站报道，根据美国宇航局开普勒空间望远镜的观测数据，一个新发现的太阳系外行星系统中可能隐藏着一个“超级地球”。
开普勒空间望远镜于去年3月升空，其设计旨在帮助寻找太阳系外行星。其工作原理是“掩星观测法”——当一颗或几颗行星通过其母恒星面前时，恒星的光被局部阻挡，其亮度会出现相应的轻微下降。通过开普勒望远镜前所未有的精确测光，它能检测出这种亮度变化并反推出掩星体，即行星的存在。
在对开普勒望远镜过去7个月来的数据进行分析之后，一个来自哈佛史密松天体物理中心的科学家小组发现了两颗围绕一颗编号为“开普勒-9”的恒星运行的行星目标。该恒星距离地球约2300光年。
其中一颗行星，编号为开普勒-9b，其围绕母恒星的公转轨道周期仅为19天。而另一颗，开普勒-9C，则要花费39天公转一周。
研究人员发现这两颗行星的公转轨道具有周期性的快慢变化。这意味着这两颗行星之间陷入了“引力共振”——它们相互之间的引力互相作用，进而影响各自轨道特性。使用这些数据，研究人员得以计算出这两颗行星的质量。计算结果显示，这两颗行星都是较土星稍重的气态巨行星。
但是当研究人员试着用这两颗行星的大小去解释中央母恒星发生的亮度损失时，它们惊讶地发现了另外一颗微弱的掩星体。检测到的这一微弱信号显示有一颗更小，轨道更靠近母恒星的行星存在于这一行星系中。其轨道公转周期为1.6天。这颗行星质量约相当于1.5个地球，并且是由岩石构成的类地行星。
但研究人员还不能就此庆祝，因为这样微弱的信号存在许多干扰因素。背景恒星或双星系统中的伴星都会产生类似的信号效果。 “到目前为止，我们只能说，我们找到了一个非常有意思的信号，我们很希望我们不久就能取得更多的资料，”马特·赫蒙(Matt Holman)说。他是这项研究的首席科学家。
但即便这一信号最终被证实确实是一颗类地行星，人类也不太会希望在那里移民：根据其轨道位置推断，这颗行星的表面温度大约为1900摄氏度。关于此次新发现行星系的详细报道发表于本周《科学》杂志。(晨风)
盘点顶尖智能假肢：电动足踝像真腿一样弹起(2)
大约250个人接受了这种仍处于实验阶段的技术的治疗。但另有一种生物电子装置已表明，大脑与机器的结合可以是强大而经得起时间考验的，过去30年中全球已有近20万人装上了它。这就是耳蜗植入装置。艾登· 肯尼是最近接受植入的患者之一。他母亲塔米· 肯尼还记得一年前得知自己的宝宝连助听器都用不了时的情景。“我就只是把他抱在怀里哭，”她说，“我知道他听不见我的声音。他以后怎么跟我沟通呢？有一回，我丈夫拿两只铁锅互相击打，希望他有点儿反应。”艾登全然没听见那噪音。
现在他就听得见了。2009年2月，约翰· 霍普金斯大学的外科医生在他每个耳蜗内曲折地放入了带有22个电极的细线(耳蜗是正常情况下负责感应声波振动的内耳构造)。艾登身上的话筒接收声音，把信号发送给电极，而后者直接把信号转入神经。
“手术后一个月，医生启动植入装置的那天，我们发现他对声音有反应了。”塔米·肯尼说，“他会对我的话音转过头来，太神奇了。”现在他正在配合治疗学说话，迅速赶上听力健全的同龄人。
继耳蜗装置之后，生物电子眼也许会很快问世。几年前，视网膜色素变性夺去了乔· 安· 路易斯的视力，这种疾病会毁坏眼内负责感光的杆细胞和锥细胞。然而她最近恢复了部分视力，是得益于眼科专家马克· 胡马云的研究。
患有这种眼疾的病人，通常会有部分内层视网膜未受损伤，乔· 安· 路易斯就是如此。这一层视网膜构造中布满了双极细胞和神经节细胞，正常情况下它会收集来自外层的杆细胞和锥细胞的信号，再转给从视觉神经发散出来的纤维。早先没人知道内层视网膜使用的是什么样的信号，或者如何对之输送它能够解读的图像。1992年，胡马云开始在手术中为此类患者的视网膜装上微小的电极阵列，这样试验了一小段时间。
“我叫他们用眼睛追踪一个点，他们做到了。”他说，“他们能看见排成行列和柱状的东西了。”又经过十年的试验，胡马云和同事们开发出一套系统，命名为“阿耳戈斯”(希腊神话中的巨人，长着上百只眼睛)。患者佩戴一副墨镜，上面装有一架微型摄像机和无线发射器。影像信号被发送给腰带上的电脑，转成神经节细胞能读懂的电脉冲，再发送给置于耳后的接收器。从那里引出一根导线接入眼内，通向轻轻附着在视网膜表面的方形16电极阵列。脉冲激发电极，电极激发细胞，然后大脑完成剩下的工作，让第一批接受治疗的患者看到了物体的边缘和粗略轮廓。
2006年秋，胡马云和他所供职的“第二视界”公司联合一支国际团队，把阵列中的电极增加到60个。和像素更多的相机一样，新阵列能产生更清晰的图像。来自得克萨斯的路易斯是最早获得新阵列的患者之一。“现在我又能看出树的轮廓了，”她说，“印象中那是我失明前看到的最后一样东西。现在我看得到向四面八方伸出的枝干。”
研究者又使神经义肢的概念更进一步，开始用它来辅助大脑本身。参与一项“大脑之门”计划的科学家正试图把完全丧失行动能力的患者的大脑运动皮质直接与电脑相连，使他们能够用意念来操控外界物体。现在已有受试者能这样移动电脑屏幕上的光标。研究者甚至计划开发一种人工海马，替代人脑中储存记忆的海马结构，用来为失忆患者移植。
不是每件事都会进展得那么顺利。在首批接受“大脑之门”治疗的四名患者中，有一人后来决定取下电脑接头，因为它干扰其他的医疗设施，而乔· 安· 路易斯说她的视力还没恢复到能安全过马路的地步。然而阿曼达的断臂装上了更有弹性的新型塑料罩，控制手臂的神经与电极得到了更好的调谐。
“这意味着我能用假臂做的事大大增加了。”她说，“芝加哥那边又出了一款新的，可以让我做出好多不同的抓握动作，我想拿来用。我希望能用假手跟我园里的孩子们一起捡拾硬币、小锤和玩具。”库伊肯说，这都不是什么奢望。“我们把辅助生活的工具带给患者，比他们之前用的要好一些，但仍嫌粗劣，跟精巧的人体构造没法比。它们在大自然面前，就像举在太阳下的蜡烛一样微不足道”。
尽管如此，至少使用着那些工具的人们能举得起蜡烛了，有的甚至还在黑暗中看见了跳动的一星烛火呢。
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血肉相连的机器：揭秘世界顶尖智能假肢(图)
关键词释义：生物电子学，研究以机械系统行使活的生命体或生命体部分器官之功能的学科。
撰文：乔希·菲施曼 JOSH FISCHMAN
摄影：马克·蒂森 MARK THIESSEN
翻译：王晓波
在美国田纳西州诺斯维尔市附近的“少儿屋学习中心”，阿曼达· 基茨一走进教室就被四五岁的小孩们围住了。“哎，我的宝贝儿们今天怎么样呀？”她说着，拍拍这个的肩膀，抚抚那个的头发。阿曼达是位苗条而有活力的女性，经营这家以及另外两家托儿所已差不多有20年了。她蹲下身跟一个小女孩说话，把双手搁在膝盖上。
“机器胳膊！”几个孩子叫道。
“你们还记得这个哈。”阿曼达一边说，一边把左臂伸出来。她翻开手掌向上，伴着一阵轻微的嗡嗡声，不留心是听不出来的。她把肘部屈起，又是一阵嗡嗡声。
“让它干点儿傻傻的事吧！”一个女孩说。“傻傻的？记得我怎么跟你们握手吗？”阿曼达说着，伸开手臂，转动手腕。一个男孩犹疑地伸出手去，碰了碰她的手指。他触到的是肉色的塑料，指端微向内屈。表皮下是三个马达，一具金属框架，和一套尖端电子系统。这装备的顶端是一个白色的塑料罩，接在阿曼达的肱二头肌中段，套住一截残肢——她在2006年一场车祸中失去的左臂差不多就只剩下这点儿了。
差不多，但不是仅此而已。她的大脑中，在意识层面之下，还存有那条手臂的完好图像，如同幽灵。当阿曼达想着弯曲肘部的时候，这条幽灵手臂就动了。神经冲动从她的大脑中急速传出，被白塑料罩中的电极传感器接收并转换成让马达发动的信号，于是机器臂的肘部屈起来了。
“其实我不用想着它。我就直接让它动。”40岁的阿曼达说。她使用的义肢除了这个标准型的之外，还有一个更具实验性、可控性更强的。“出车祸之后我失魂落魄，不明白上帝为什么对我这么狠。可这些天我总是兴高采烈的，因为他们在不断改良这只手臂。总有一天我能用它来感知东西，或是在孩子们唱歌我击掌的时候找准拍子。”
即便筋肉骨骼损毁或丧失，曾经控制着它们的大脑区域及神经也会继续存活，阿曼达就是活生生的例子。对许多伤残者而言，与断肢对应的脑区和神经都在静候联络，如同话机被扯掉的电话线。医生们已开始利用神乎其技的外科手术，为患者把这些人体构造与照相机、话筒、马达之类的装置连接起来。于是，盲人能视，聋人能听，而阿曼达能双手操持家务了。阿曼达· 基茨是“明日人类”中的一员。这个人群的躯体部分缺失或损毁，以嵌入神经系统、听从大脑指令的装置来替代。他们使用的这些机器被称作神经义肢，或者——科学家们越来越喜欢用这个大众流行的词语——生物电子装置。埃里克· 施伦普自1992年在一次跳水中摔断脖子后始终四肢瘫痪，现在能靠植入皮下的一部电子装置来挪动手指，握住餐叉了。乔· 安· 路易斯是一位女盲人，却能在一架与视觉神经沟通的微型相机的帮助下，看到树木的轮廓。还有一岁半的艾登· 肯尼，现在能听妈妈说话并应答，因为这个生来失聪的男孩耳朵里有22个电极，它们把话筒采集到的声音转化成了听觉神经可以读懂的信号。
这是一项细致入微的工作，需要经历一系列试验并且失误百出。虽说科学家们了解把机器与思想相连的可能性，但他们也懂得保持这种连接有多么困难。举例来说，如果阿曼达断臂上的塑料罩移了位，哪怕只是一点点，也有可能令她合不拢手指。尽管如此，生物电子装置仍代表着科技的一大飞跃，研究人员如今能让残疾者找回的身体机能，是他们过去想都不敢想的。
“这项工作的核心即在于此：修复。”美国神经疾病与中风研究所的神经工程主任约瑟夫· 潘克拉齐奥说，“一个有脊柱损伤的患者能去餐厅吃饭，不用人喂，而旁人也看不出异样，这就是我对成功的定义。”
在芝加哥康复中心(RIC)的罗伯特· 利普舒尔茨的办公室里，人类尝试修复躯体的历史以人造假手、假腿和假脚的形式展现在一座座架子上。“假臂的基本技术在过去100年里都没怎么变，”他说，“材料不一样了，我们无非是用塑料取代了皮革，但基本构造不变：一堆钩子和铰链，用绳缆或马达来驱动，用杠杆来控制。好多缺胳膊少腿从伊拉克回来的人都领到了这样的家伙。喏，戴上试试。” 利普舒尔茨从架子里拽下一只塑料壳给我。
原来是一只左肩臂的义肢。肩膀那部分就是一块胸甲，用缚带固定在胸前；手臂在肩部和肘部以铰链连接，末端是一把金属钳。要伸出手臂，就得向左扭过头来，用下巴压住一根操纵杆，再加上一点抛掷动作把手甩出去。还真是说多别扭就有多别扭。而且死沉。20分钟之后，脖子就因为古怪的姿势和费力的压杆动作而疼痛起来。很多截肢者最后都对这种假臂敬而远之。
“有时我很不情愿拿这种东西给患者，” 利普舒尔茨说，“因为我们实在不知道它能不能帮得上忙。” 他和康复中心的其他同事认为，比较能派上用场的，还要数阿曼达· 基茨自愿试用的那种义肢——实施操控的是大脑，而不是正常情况下与伸手动作无关的身体部分。有种名为“靶向肌肉神经支配重构”的技术，利用截肢后残存的神经来控制人工肢体，于2002年首次在一位患者身上试用。四年后，阿曼达出了车祸在医院里卧床时，她丈夫汤米· 基茨从网上读到了相关报道。事故发生时，一辆卡车撞烂了她的车，也挤碎了她肘部以下的左臂。
“那时我恼怒、伤心，了无生趣。我就是接受不了。”她说。但汤米跟她说了芝加哥有人装新型义肢的事，带来一线希望。“当时看来这是我们的最佳选择了，比粗笨的普通假臂强得多。”汤米说，“阿曼达听说后竟也兴奋起来。”很快他们就坐上了去往芝加哥的飞机。
托德· 库伊肯是芝加哥康复中心的一名内科医生兼生物医学工程师，负责生物电子假臂的开发。他知道，截肢者残臂内的神经仍能传递来自大脑的信号。他也知道，义肢内的电脑可以指挥电动机发出动作。问题在于怎样建立联系。神经传导电信号，却不能直接连在计算机的数据线上。(神经纤维与金属导线工作起来不搭调，而且导线接入身体处的开放伤口会成为感染入侵的高危通道。)
库伊肯需要找一种放大器来增强神经带来的信号，这样便不必直接求之于神经。他在肌肉中找到了。肌肉收缩时会释放出一股电脉冲，足以被贴在皮肤上的电极感应到。他开发出一种技术，把被切断的神经从原来的肢体损毁处移走，转接到有适当的信号放大功效的其他肌肉。
2006年10月，库伊肯开始为阿曼达接驳。第一步是把早先分布在整条手臂中的主要神经保住。“这些神经原本就负责胳膊和手的运作，但如今我得另外找出四个肌肉区域，把它们转接过去。”库伊肯说。这些神经发端于阿曼达的大脑运动皮质(这里存有肢体的大略图像)，在残臂的末端戛然而止，正如被切断的电话线。通过繁复的手术，它们被一名外科医生重新接入上臂肌肉的不同区域，并在之后几个月中一毫米一毫米地生长，在各自的“新家”中扎根。
“三个月后我开始感到轻微的刺痒和抽搐，”阿曼达说，“四个月后，我触碰上臂的时候竟真能感觉到手的不同部位。我在不同的位置摸摸，感觉对应着一根根手指。”她感受到的其实是嵌在大脑中的那条“幽灵手臂”，它如今又连上了血肉。阿曼达心里想着挪动“幽灵手指”时，上臂的真实肌肉就会收缩。
又过了一个月，她装上了自己的第一只生物电子手臂，电极藏在断臂外围的塑料罩中，捕捉肌肉的信号。此时的挑战在于如何把这些信号转化为活动肘部和手掌的指令。从阿曼达那一小段上臂中涌出了庞杂的电子“噪音”，其中夹杂着“伸直肘部”或“转动手腕”这样的信号。安装在假臂内的微处理器必须经过周密编程，才能拣出正确的信号，发送给相应的马达。
因为有阿曼达的“幽灵手臂”，筛选这些信号才成为可能。在康复中心的一间实验室中，工程师布莱尔· 洛克负责完成编程的细小调整。他让阿曼达卸下假臂，在她的残臂上贴满电极。她站在一台大平板电视前，屏幕显示着一只浮在蓝色背景上的手臂——这就是“幽灵手臂”的映像。电极接收阿曼达的大脑发给残臂的指令，屏幕上的手臂就会动。
洛克压低嗓音——以免妨碍阿曼达集中精神——让她把手翻过来，掌心向内。在屏幕上，手掌翻动，掌心向内。“现在伸直手腕，掌心向上。”他说。屏幕上的手又动了。“是不是比上次好？”她问。“对呀，信号很强。”阿曼达笑了。接下来洛克让她把拇指与其余四指并拢。屏幕上的手照做了。阿曼达睁大了眼睛：“哎呀，我之前都不知道自己能这样做！”一旦与某个特定动作对应的肌肉信号被识别出来，就可以设定假臂的计算机程序，使之搜寻这种信号，并在寻获时激活相应马达。
阿曼达练习使用假臂的地方就在库伊肯的办公室楼下，是一间由作业治疗师安设的公寓，里面有初获假肢的残疾人日常可能用到的各种器具。带炉灶的厨房，放金属餐具的抽屉，睡床，配衣架的橱柜，洗手间，楼梯——都是人们每天不经意使用着的器物，但对失去某段肢体的人来说却产生了巨大的阻力。阿曼达做花生酱三明治的动作能看得人目瞪口呆。她把袖子卷起来，露着假臂的塑料罩，动作十分流畅：用那只完好的手臂托起一片面包，用假臂的手指抓起刀子，手肘弯曲，一来一去地抹着花生酱。
“刚开始的时候也不容易，”她说，“我努力活动，手却常常走不对地方。”但她下功夫练习，假臂用得越多，动作就变得越自然。阿曼达现在最想要的是假臂的知觉。它会对许多活动大有帮助，包括她最喜欢做的一件事——喝咖啡。“纸杯的毛病在于，我的假手抓东西时会一直收拢，直到握紧才停下来，而拿着纸杯不可能握紧。”她说，“有一回在星巴克就出了洋相，用假手去抓纸杯，‘扑’的一下捏爆了。”
库伊肯说，她大有希望得到这种知觉，还是要靠她的“幽灵手臂”。芝加哥康复中心与约翰· 霍普金斯大学应用物理学实验室的生物工程师合作，一直在为阿曼达这样的患者开发一种新型义肢，它不仅更灵活——拥有更多马达和关节——指端还有压力感应垫。一些类似活塞杆的细棒与感应垫相连接，抵住阿曼达的残肢。
手上受力越大，“幽灵手指”的感觉就越强烈。“这样我就能察觉手握得有多紧了。”她说。通过细棒振动的速度，她还能区分手指摸过的物体是粗糙(比如砂纸)还是光滑(比如玻璃)。“我去芝加哥试用了一下，非常喜欢。”她说，“我都希望他们现在就让我拿回家去。可是它比我在家用的假肢复杂得多，他们还不能放心地交给我。”埃里克· 施伦普与阿曼达不同，他不需要假肢，只需要让自己天生的手臂复工——自从施伦普在1992年摔断脖子变成四肢瘫痪，它们就没自己动弹过。然而，如今这名40岁的俄亥俄男子能捏起刀叉了。
他能这么做，要归功于凯斯西储大学的生物医学工程师亨特· 佩卡姆开发的一种植入装置。“我们的目标是恢复手的抓握能力。”佩卡姆说，“动手是独立生活的关键。”
施伦普的手指肌肉和控制它们的神经依然存在，但从大脑传来的信号到颈部就被截断了。佩卡姆带领其他工作人员从施伦普的胸部插入八根微细的电极，在右臂的皮下一路走到手指肌肉。他胸前的肌肉收缩时，会引发一个信号，经由无线发射器传给挂在他轮椅上的小型电脑，后者将信号解读后传回植入他胸部的接收器，再由导线顺着手臂传到手上，于是信号命令手指的肌肉收紧、握拢——这一切都在1微秒内完成。“我能抓起叉子自己吃饭了，”施伦普说，“这意义重大。”
