马斯克的脑-机接口一度着火，但它肯定又陷入了沉默。最初，这种侵入性装置的感染、事故和电池都是问题。听它会让人感到头疼。只有重病素食者或中风患者愿意冒险成为“老鼠”。

继脸书之后，使用近红外光解码脑电信号的可穿戴设备也受到了专家的批评，因为非侵入式设备的准确性有限，并且复杂的脑电信号无法有效区分。

所以你只能等待黑客帝国的实现？科学家只是承认失败吗？声遗传学，另一种刺激神经活动的技术，已经在实验室悄然酝酿。

2014年，亚利桑那州立大学威廉泰勒利用超声波刺激大脑。到2015年，《自然》杂志《Nature Communications》宣布了一项可以激活特定神经细胞的声学基因技术。然而，它并没有像光遗传学技术一样被巨人选中并推向公众。那么，是什么让它最近成为海外科技媒体的焦点呢？

站在聚光灯下的声遗传学到底能做什么？

在过去的十年里，光遗传学给神经科学带来了一场革命。

通过光阅读和控制神经活动已经成为许多实验室研究基本大脑功能的标准工具。此外，越来越多的人开始相信它可以治疗许多人类疾病。因此，它也被《《Nature Methods》》杂志评为近十年来生物研究领域最具影响力的十大技术之一。

然而，声学遗传学利用声音来控制大脑活动，并有类似的原理，它的存在感和学术案例要少得多。为了找出两者之间的区别，让我们来谈谈从后面来的声遗传学有什么不同。

2015年，索尔克研究所的副教授斯雷坎瑟·查拉萨尼发表了一份文件，提出了一种在体内操纵神经元和其他细胞的新方法。通过使用临床医学超声波和线虫作为载体，将——蛋白TRP-4(能够响应超声波的膜离子通道)添加到线虫的神经元中。这种蛋白质对超声波压力变化非常敏感，然后被超声波成功激活。

作者认为声学遗传学技术在治疗疾病方面比光遗传学技术有优势。

理论上，本发明的潜力不小，因为人体内的许多细胞可以对由TRP-4触发的活动作出反应。这意味着超声波理论上可以到达人体内的任何组织，包括大脑，并且被TRP-4激活。

然而，当时科学家没有在动物大脑上进行实验，也没有办法验证这种方法是否真的有效。

但不久前，“真正的锤子”出现了。

一项由美国国家卫生研究院、大脑和精神库弗利研究所以及国防高级研究所(DARPA)联合资助的神经学研究声称，可以操纵超声波来激活大脑神经元，该研究发表在《nature》期刊上。

首先，科学家选择线虫作为传递装置，并对其进行“基因改造”，将TRP-4添加到其神经元中，然后将其引入功能失调的脑细胞。

接下来，使用蝙蝠、鲸鱼和其他动物难以检测的超声波频率，结果显示这些声波实际上已经改变了线虫活动的方向，并在实验的60分钟内安全地操纵它来刺激神经活动。

(超声波信号改变线虫行为)

这是同一个根源:声学遗传学是如何粉碎“前辈”的？

由此，我们可以发现，尽管原理非常相似，但与以前使用光来控制动物脑细胞的技术相比，声学遗传学的优势是显而易见的:

首先，声学遗传学最大的优势是它不需要大脑植入。

在过去的20年里，脑神经研究所使用的工具是光遗传学，它需要在动物的大脑深处插入一根光纤，将光传输到目标区域，从而用光敏蛋白激活神经细胞。例如，患有帕金森氏病的动物可以通过特别设计脑细胞使其感光来治愈他们的不自主震颤。然而，这种手术需要将探针植入大脑。这听起来像马斯克的“大脑缝纫机”一样令人生畏吗？

然而，声学遗传学只需要将声音敏感物质如TRP-4转移到健脑蛋白，这可能完成精确引导和控制细胞的功能。它已经在心肌细胞、猪血等上成功测试，使患者更容易接受。

(如何使用超声波将声音敏感药物输送到大脑中的精确目标)

其次，声音控制在准确性和可靠性方面有较好的理论基础。

神经治疗的挑战之一是可靠地激活单个神经元，尤其是在大脑的深层区域。目前，主要的方法是使用侵入性手术来传送特定波长的光。然而，由于光敏蛋白质和光难以在大脑神经元中均匀分布，并且会被大脑和身体的其他组织散射，光遗传学操纵脑细胞，有时会导致某种程度的意外表现。

另一方面，超声波是不同的。低频声波可以穿透深层完整的组织，直接刺激大脑中的神经元群，而不会出现散射问题。因此，对大脑深层的刺激不会影响人体内的任何其他细胞。实验表明，在690千赫和3兆赫之间连续重复超声波可以安全地减少慢性疼痛。

声学遗传学的另一个巨大潜力是它可以控制几乎所有类型的细胞。换句话说，从胰岛素产生到心脏起搏，人体功能可能会因声音而改变。例如，研究人员目前正在测试超声波是否能影响人体代谢过程，如胰腺细胞的胰岛素分泌。

有朝一日，声学遗传学也许能够绕过药物治疗而无需脑外科手术，并被用于治疗各种疾病，从创伤性应激、帕金森氏病、癫痫、运动障碍到慢性疼痛。例如，在不影响任何周围组织和没有任何副作用的情况下移除癌细胞……这听起来令人兴奋吗？

当然，作为一项仍处于概念验证阶段的技术，“大脑声音控制”仍有许多缺陷:

例如，将声音敏感通道，即TRP-4蛋白引入特定的人细胞和控制线虫不是一个困难的因素。要知道线虫只有302个神经元，只需要在294个神经元中加入TRP-4，就可以用超声波精确地引导它们到达神经元。然而，与线虫不同，人类没有TRP-4基因。如何让声音敏感蛋白进入大脑的目标区域需要通过人类临床实验进一步探索和验证。

另一个例子是，很难评估声刺激水平是否会导致超出生理范围的神经元反应，从而带来潜在的风险。事实上，早在2012年，学术界就在讨论将“声学遗传学”和胎儿成像技术相结合来辅助诊断先天性遗传病。然而，这种非侵入性产前检查可能会导致错误的诊断。考虑到“胎儿第一”的概念，一直没有突破。

(2005-2015年光遗传学论文数量)

然而，从其前身光遗传学——的发展步骤来看，该实验室自2005年诞生以来一直受到广泛质疑，并已被用于许多领域，为许多疾病的治疗提供了新的思路，甚至为人工智能产业的发展做出了贡献。然而，仅仅十几年后。

自诞生以来，它有许多盟友，如在声音敏感材料方面的突破，人工智能分析能力的引入，获取输出信号的半导体技术等。有了这些超级艾滋病，大脑和身体都被声音所控制，这一天可能会比预期的来得更早。

想象一下，在不久的将来，心脏起搏器可以不经手术植入有缺陷的心脏，血糖水平可以在不注射胰岛素的情况下得到控制，甚至按下按钮就可以缓解癫痫发作。这样一个勇敢的新世界也许会颠覆目前所有关于脑机接口和可穿戴设备的想象？

尽管还没有一个技术巨头为声遗传学举办过一次令人震惊的全球会议，但它仍然值得我们在头脑中按下“收藏”键。