内容简介：
《脑机穿越》讲述了“人机融合”的未来，即“脑机接口时代”即将到来！在未来科技的驱动下，科幻大片的场景已逐渐走入现实。人类通过思维控制人造工具，如今听起来无法想象的事情，在未来会成为常态。从海洋深处到超新星禁区，甚至到我们体内细胞空间的微小裂缝，人类的触及范围最终将追上我们探索未知领域的野心。
《脑机穿越》也是“脑机接口”的简要发展史。作者尼科莱利从脑机接口对传统神经科学的颠覆，到早期的“信息输出”，即机器如何读取大脑信息；再到现在科学家苦心钻研的“信息输入”问题，即反馈信号如何作用于大脑……为我们描绘了一幅人类未来新图景！
在未来，随着脑机接口技术的不断完善，很多渐冻人患者、严重瘫痪患者也将从中受益。脑机接口有望让这些病患重新恢复功能性运动，重新学会行走。同时，脑机接口并不只局限在医疗康复领域，作者正在进行的“大脑校园”项目将是多学科合作的典范，它将提升人们的教育、健康及生活标准。甚至，我们能进入祖先的记忆库，下载他的思想，通过他最私密的感情和最生动的记忆，创造一 次你们原本、永远都不可能经历的邂逅……对于脑机接口将为人类带来怎样未来的生活，这些仅是窥豹一斑。
书评：
脑机接口研究先驱、巴西世界杯“机械战甲”发明者米格尔•尼科莱利斯扛鼎力作！
外骨骼、脑联网、大脑校园、记忆永生……2015年度关于人类未来最不可错过的“精彩大片”！看脑机接口如何激发人类潜能、绘制人类未来新图景！
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财讯传媒集团首席战略官段永朝专文推荐！清华大学心理学系主任彭凯平，英特尔中国研究院院长吴甘沙，浙江大学生物医学工程与仪器科学学院教授、求是高等研究院常务副院长郑筱祥，2003年诺贝尔化学奖得主彼得•阿格雷等各界精英联袂推荐！
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近来有两个热点：技术是生命体，生命是一种机器。各种观点多出自隐喻、类推或臆想，真正言之有物、有理、具有科学实证基础的却寥寥可数，这本《脑机穿越》在此之列。米格尔•尼科莱利斯用大量有趣且实用的神经科学实验，绘制了穿越脑与机器边界（以及脑与脑之间）的地图：从还原论（精确辨别单个区域或神经元的“独特声音”）走向分布论（转而聆听分布式神经元群组合而成的“交响乐”），意念控制（远程）机器，又将机器与时空环境的作用反馈回大脑。读来真如脑洞大开。
——吴甘沙，英特尔中国研究院院长
尼科莱利斯教授是脑机接口领域享有世界声望的学者之一，在《脑机穿越》这本书中，他运用大量实验让我们了解到认知科学与技术在当今的发展与突破。这对人类未来而言，具有预见性、前瞻性，从某种意义上讲，也具有现实性。只有把心理学与现代科技、现代技术联系起来，才能够真正造福人民。
——彭凯平，清华大学心理学系主任
脑机接口技术在大脑与外部设备之间建立了一种新型的信息交互与控制通道，将使渐冻人以及脑神经损伤病人恢复生活能力的梦想成为现实。本书介绍了尼科莱利斯博士的创新研究历程，为我们提供了一条充满激情的阳光大道——会聚神经、认知、信息、工程等多学科的科学家，发扬探索冒险精神，深入认识脑功能，理解脑的通信、认知和交互，挖掘人类认知潜能，一定能在未来脑机融合的研究中开拓出一条光明与荆棘并立之路。值得推荐，并与我国年轻人共勉
——郑筱祥，浙江大学生物医学工程与仪器科学学院教授，求是高等研究院常务副院长
如果有人认为“脑联网”或者“脑机接口”可能带来可怕后果，即某段代码的自我复制使得机器僭越人类、接管整个地球的话，那么，他的“科学观”可能还停留在笛卡尔时代——几乎所有的科幻作品都是这个戏码。尼科莱利斯教授乐观地认为，我们需要的恰恰是“将大脑从身体的局限中解放出来” 。
——段永朝，财讯传媒集团首席战略官
尼科莱利斯教授将他的人生故事与对神经科学重大问题的反思结合在一起，缔造了这部既饶有趣味又具有重要科学意义的著作。未来，残障患者能够利用大脑直接控制计算机与机械装置，从而恢复运动能力或交流能力。尼科莱利斯教授与他的同事在这个领域取得了激动人心的新进展。
——乔恩•卡斯，美国范德堡大学杰出神经科学家，美国国家科学院院士
在《脑机穿越》中，尼科莱利斯提出了有关人脑的新观点以及脑机接口对康复医学等领域的重要意义，引人入胜
——彼得•阿格雷，2003年诺贝尔化学奖得主
《脑机穿越》是一本创意指南，它引领着脑机接口领域的最新发展，它在改善人类生活方面具有非凡潜力。从第一次在杜克大学听到尼科莱利斯教授突破性研究的那一刻起，我便知道他做的事情非常特别。本书既包含了丰富的科学内容又极具可读性，它必然会激发人们对这个重要领域的好奇与希望
——比尔•马里斯，Google Ventures执行董事
阅读《脑机穿越》绝对是一件乐事。尼科莱利斯教授提出了发人深思、新颖独到的观点。他告诉我们机器如何对大脑信息作出回应。本书既包含大量科学内容又非常通俗易懂。它不仅适合这个领域的专家阅读，也会吸引大量普通读者。我强烈推荐这部杰作。
——托马斯•卡鲁，美国加州大学欧文分校神经系统学家，美国神经科学学会前主席
摘录：
从人类开始出现直到今天，这些微小的神经网络便通过控制大量毫伏级的神经放电，为我们每个人以及每位祖先的每一次思考、创造、破坏、发现、掩饰、交流、征服、引诱、屈服、爱、恨、快乐、悲伤、团结、内省、欢欣提供了条件。如果其他人类事业没有占用“奇迹”一词，那么在神经科学家报告大脑回路所创造的奇迹时，我认为全社会应该授予他们使用这个词的专有权。
对于像我一样的大多数系统神经生理学家来说，我们的终极追求是破解产生丰富人类行为的神经生物放电的生理机制。然而，在追求这个神圣终极目标的过程中，过去200年间的神经科学将太多的努力投入到了哪个脑区负责哪种功能或行为的激烈争论之中。其中一个极端是激进的局部论者，他们是“颅相学之父”弗朗兹•加尔（Franz•Gall）的继承人（不过他们通常不承认这一点）。他们坚定地认为，大脑的不同功能是由高度专门化、相互区隔的神经系统产生的。而另一端是人数较少、但发展迅速的一群人，我称之为分布论者。他们认为，人类大脑依赖的不是独特的专门化，而是诉诸于分布在各个脑区的多任务神经元群体，从而实现每个目标。为了证明这种观点，分布论者提出，大脑的生理机制类似于选举，分布在不同脑区的大量神经元参与了投票，虽然投票的数量很小而且不等，但最终产生了人类的行为。
在过去200年中，局部论者和分布论者都将大脑皮层作为他们无休止的争论的主战场。大脑皮层是大脑最外层的组成部分，位于头盖骨的下面。这场论战可以追溯到颅相学家宣称他们能够通过触摸头皮，感受颅骨的凹凸起伏来判断人的主要人格特征的时代。他们认为，颅骨的凸起反映了某个皮层区域不成比例的增大，由此会产生诸如喜爱、骄傲、自负、虚荣或野心等特质。根据这种观点，每个人的情感和行为都是由特定的皮层区域产生的。
尽管加尔和他的伪科学在今天已经失去了权威性，但它的理论框架依然存在，并摇身一变，成了21世纪神经学领域的主要教条之一。大约100年前，以西班牙神经学家圣地亚哥•拉蒙-卡哈尔为代表的第一代全职脑研究者做了一系列了不起的实验。他们发现，与其他所有的器官一样，大脑的基本解剖单元也是单一的细胞，即神经元。因此，单一的神经元几乎可以被默认为也是中枢神经系统的基本功能单元。随着单一神经元理论的出现，加之1861年法国医生皮埃尔•保罗•布洛卡发现，左侧前额叶的局部损伤会导致病人丧失语言功能，并造成右侧躯体瘫痪，都使得分布论者的阵营暂时陷入了混乱。就在分布论者变得孤立无援时，英国生理学家查尔斯•谢林顿爵士（Sir Charles•Sherrington）拯救了他们。谢林顿认为，即使是最简单的大脑功能，比如产生脊髓反射弧，都依赖于许多神经元以及不同神经回路的密切合作。
在过去的10年中，尽管分布论者没有发起具有决定意义的进攻，但在有关大脑的论战中，他们已然占据了高地。世界各地神经学实验室的研究发现正在推翻局部论者的模型。在过去20年里，我在杜克大学的实验室进行的研究明确地显示出，单一神经元无法再被看成是大脑的基本功能单元。相反，负责创作大脑思维“交响乐”的是相互连接的神经元集群。如今我们能够录下这些神经元乐团创作的音乐，甚至可以以具体、自发的动作行为来重现其中的一个小片段。通过聆听大脑中数十亿个神经元的一个极其微小的样本——几百个神经元，我们已经开始能够复制产生从复杂思维到即时的身体动作的神经反应过程了。
指导这些神经“交响乐”创作与指挥的原则是什么？经过对神经回路20多年的潜心研究，我发现，自己在大脑之外、在制约着我们始于星团的生物进化的边界之外，以及在中枢神经系统的深处，寻找着这些原则，并试图识别、表达大脑自身的观点。在此我的观点是，就像让我们如此着迷的宇宙一样，人类的大脑是一位相对论的雕塑家、一位技艺高超的塑造师，它将神经的空间与时间融合成了有机的连续体。由此创造了我们看到和感受到的现实，其中包括我们的存在感。在后面的章节中，我将探讨在未来几十年里通过将这种大脑的相对论与不断发展的技术能力相结合，聆听并解读更宏大、更复杂的神经“交响乐”，神经科学将推动人类最终超越脆弱的灵长类躯体及自我的束缚。
分布策略存在于我们日常生活的很多方面。例如，复杂表型特征的形成，即我们的基因组成是如何被表达的，也就是我们的外貌，通常取决于分布在染色体上的许多基因同时作用的结果。自然界中另一个分布策略的例子是多蛋白质复合体。它在单个细胞中发挥作用，完成各种各样的功能，其中包括DNA的转译、修复以及通过突触释放神经递质。一种蛋白质负责一种特定的子任务，许多蛋白质相互作用以完成一个非常复杂的操作。例如，不同的蛋白质复合体嵌在单个神经元的脂质膜中，形成了各种各样的离子通道。每个离子通道就像是穿过膜的隧道。但隧道打开时，特定的离子（钠离子、钾离子、氯离子或钙离子）就能进入或离开细胞。要保持或改变单个神经元的膜电位，多个离子通道要互相合作。单一的离子通道无法调节这个过程，就像单个神经元无法产生有意义的行为一样。神经细胞膜的正常运作需要一群多样化的离子通道。
分布策略也能在更高的层面上发挥作用。例如，非洲狮通常成群结队地捕食，特别是在捕获大猎物时，比如看到一只似乎容易攻击的大象在水坑边喝水。狮群一起向大象逼近，这样即使一只狮子被大象杀死，其他狮子依然有机会在天亮前吃到大象肉。相反，一些最容易成为猎物的物种，在觅食时会聚集成一大群，不让自己成为潜在的猎捕对象。例如，掠过喜马拉雅山脉稀薄空气的迁徙鸟群、在加勒比海闪耀的绿色浅水中游曳的鱼群以及成群的水豚（南美洲一种啮齿类动物，体重超过45千克，有着吓人的前齿，但基本不猎食其他动物）。这些动物都是依靠分布策略来抵御猎食者的。由于群体密度的增加，敌人的注意力被分散了，这就大大降低了某个个体被捕获的可能性。通过这种方法，群体作为一个整体得以延续的机会便增加了，这就是风险管理的分布策略。
（摘编人：刘方）