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美军又出黑科技戴上耳机就变特种兵 揭秘神奇背后的大脑战争

2017-04-15 13:50 北京晚报 TF005

2017年4月15日讯,特种兵和特种作战的话题,历来是军迷关注的焦点。在我们的印象中,特种兵的训练极为艰苦,往往被冠以“魔鬼训练”、“死亡训练”等形容词。在很多描述特种兵训练的报道中,士兵在训练受伤更是家常便饭。不过我们也需要意识到,特种兵的训练,一方面是训练强度大,另一方面也需要科学,需要辅助一些高技术手段。在这方面,美军特种部队训练就是典型的例子。最近,美国特种部队训练又有了一种黑科技,只要戴上一副耳机,就能大幅度增加特种兵的战场表现。这是怎么回事呢?

随着脑部刺激控制调节越来越精确,必将可以广泛应用在军事中

对于军人来说,单纯研究肌肉和体能,远不如研究大脑来的意义大

功效大

士兵高度注意力

从20分钟提升到20小时

在今年近期的一次华盛顿会议上,美国海军特种作战指挥官向军工界提出了一项新要求,要求他们开发出一种能够增强海豹特种部队精神和体力表现的“认知增强技术”。美军想用这种技术来增强士兵在战场上执行任务的能力,特别是挽救特种兵的生命。因为日常训练无论多艰苦,也和实战不一样。在训练中表现优异,未必在实战中能够保持最佳的精神和体力状态,而这将可能影响特种兵的在战场上的伤亡。

“认知增强技术”涵盖面很广,包括以药物辅助治疗,但是与会的美军少将提姆非常重视的是一种“透颅脑部电子刺激”技术。他透露,在一次试验中美军特种部队测试人员在没有使用“透颅脑部电子刺激”时,高度注意力只能保持20分钟左右,而应用该技术后,注意力能够维持20小时之久。

早在2016年卡特担任美国国防部长期间,就组建了国防创新小组,其中就把“透颅脑部电子刺激”作为关键技术之一。从那时开始,美国好几个海豹特种部队小组就开始测试这项新技术。一些来自特种部队的志愿者和国防创新小组的人员组成团队,来评估“透颅脑部电子刺激”的有效性。美军没有公布这项实验的详细数据,也没有透露有多少特种部队士兵参与实验,但却表示实验的效果“非常好”。

如何戴

原本是为运动员竞技准备

制造“透颅脑部电子刺激”装置的,是一家2013年成立的叫做“光晕神经科学”的公司。这种“透颅脑部电子刺激”技术听起来复杂,但使用时,和头戴式耳机差不多。这种耳机本来是为运动员竞技而准备的,主要是刺激脑部神经进入“超弹性状态”,从而提升运动能力。使用这种装置,能够让运动员在跳跃和突然奔跑的时候表现出更强的爆发力。例如美国滑雪协会公布的数据显示,在使用“光晕神经科学”公司的“神奇耳机”之后,运动员起跳力增加了13%,跳跃的顺滑度改善了11%。

这种耳机的售价高达745美元,使用前需要充电。耳机使用时需要在手机上安装专门的APP。当然这种耳机是可以听音乐的,充电是为了给耳机中的电磁线圈充能,和听音乐无关。一旦电池耗尽,这就成了一副普通的耳机。

目前在“光晕神经科学”公司的网站上,已经有多位美国专业运动员称使用这种新型耳机的效果很好。其中包括多位美式橄榄球运动员、美国奥运现代五项运动员、奥运跨栏运动员、短跑运动员、自行车运动员等等。

需要特别指出的是,为美军提供测试装备的“光晕神经科学”公司,是一位华裔建立的。此人叫丹尼尔·赵,具体出生地没有透露,只是有报道称他在斯坦福大学上学,先后获得生物化学学士、神经科学博士和医学博士。此人在毕业后,在麦肯锡担任医疗器材发展顾问,对于“透颅脑部电子刺激”的临床应用有很深的研究。后来丹尼尔·赵和一个美国神经科学专家筹资建立了“光晕神经科学”公司。

技术控

“透颅脑部电子刺激”是啥玩意

现在我们得初步解释一下“透颅脑部电子刺激”技术。这种技术主要是通过刺激线圈产生的电磁场,来刺激脑部的运动皮层、视皮层、躯体感觉皮层和前额叶皮层这四个脑区。

这类装置包括两个主要部分:作为能源、储存电荷的电容器和用于传递能量、位于刺激线圈中的感应器。电容器可以储存高电流的电荷,在极短时间内感应线圈可以释放出大量电荷产生磁场 ,磁力线可以用非侵入的方式以很小的阻力穿过头皮、颅骨和脑组织 ,并在脑内产生反向感生电流。皮层内的电流可以激活大的锥体神经元 ,并引起轴突内的微观变化 ,并进一步引起生理和功能的变化。 

这种刺激模式总共有三种:单脉冲刺激、双脉冲刺激和重复性脉冲刺激。过去,这种技术用于治疗帕金森病、癫痫和中风,例如“光晕神经科学”公司的创始人就长期进行该技术对癫痫病的治疗。后来临床技术的发展极大地促进了医学领域对皮层兴奋性、感觉运动相互作用、知觉机制和一些脑内效应的了解,因此逐步从治病扩展到改善人的脑部表现。一些研究显示了“透颅脑部电子刺激”的效果,例如在运动皮层10 Hz的刺激可以增强运动相关的外显性学习。这就是这就是美军特种部队应用“透颅脑部电子刺激”技术的由来。

在美军特种部队的测试中,发现“透颅脑部电子刺激”技术能够显著改善士兵的射击准确率。此外,这种技术也能改善官兵的其他运动技能,而且训练强度越大,技术装置改善提升的幅度就越大。美军认为这种能够改善运动员比赛能力的装置,同样能够适用于特种作战士兵的训练。

大盘点

那些军中的“大力丸”“兴奋剂”

军事行动对人类的体能和意志力提出了极高的要求,因此也催生除了各种药物和功能性食品。例如对于飞行员来说,一些长距离空中飞行可能要持续24小时,甚至有时高达40小时。那么在不能正常吃饭的同时,还会进一步加重嗜睡感。因此,就要使用药物来维持飞行员的清醒状态。有人说这就是兴奋剂,其实并不准确,因为这类药物在保持清醒状态的同时,还要保持飞行员的认知能力和情绪的平稳。一般来说这类药物是右旋苯丙胺,更好的是我们刚才说的莫达非尼。这类药物研制的目标,就是在保持状态的同时,减小副作用。

另外,在特种作战以及其他地面作战中,作战环境险恶时,相对时间内对士兵的体能和爆发力要求较高,因此开始研发功能食品。所谓功能食品,就是通过使用添加成分,调整士兵的体能和智能,迅速消除疲劳和恶劣作战环境引起的不良影响,提高综合作战能力。这就是很多军迷说的军中“大力丸”。

以美军为代表的外国军队非常重视军用功能食品的研究,美军的纳蒂克工程中心从20世纪90年代开始对军用功能食品进行研究,其目的在于如何食用功能食品后,为处于应激状态下的士兵提供能使之发挥最佳效能并能迅速被机体吸收的特种营养素,从而提高作战士兵的体能和智能。研究的方向有两方面:一是研究功能性营养物质对提高士兵身体机能的帮助,如一些功能性氨基酸、多糖、膳食纤维等;二是研究皂苷、黄酮类等对提高士兵机能的帮助。

目前,美军装备部队的军用功能食品是固体饮料和能量棒,可以提高单兵决策能力、缩短对环境适应时间,提高战斗力20%以上。其中固体饮料含有12%的碳水化合物,由麦芽糊精、葡萄果糖等组成,饮用后,士兵可以直接获取葡萄糖或由低聚糖快速代谢生成的葡萄糖,使血液中的葡萄糖保持一定水平,并尽可能保持体内的肌糖原和肝糖原水平,从而快速消除疲劳。

其实除了恢复体力,还有一些功能性食品具有其他功效,例如抗缺氧、抗低温、抗高温等等。

跑前沿

神奇耳机背后的大脑战争

和我们上面说的药物、食物不同,“透颅脑部电子刺激”技术本质上是“军事认知神经科学”的一部分,是当前最活跃的焦点前沿学科。

大脑才是人的活动中心。而对于军人来说,单纯研究肌肉和体能,远不如研究大脑来的意义大。

最新的“军事认知神经科学”发现,传统的军事训练方式是认知理解、行为强化,最后形成牢固的神经连接,如走正步、射击等。但随着计算机、无创脑刺激技术和神经科学的飞速发展,科学家发现,可以根据已有研究获得的某一军事行为形成的神经回路为基础,先刺激大脑的某一区域,使特定军事行为的神经回路形成,再实施行为强化和认知提升的军事神经认知训练方法。而且科学家展望未来的技术,不仅可以利用军人清醒时对其进行军事教学和训练,在睡眠状态下依然可以实现。

美军还发现,对额颞区的低频经颅磁刺激,可以使士兵在绘画、数学、校对等方面达到专家水平,可用于军事谍报人员的培训。随着各种脑刺激的作用机制的进一步理清,脑部刺激控制调节越来越精确,必将可以广泛应用在军事训练和军事作业中,特别是能在特殊的作战环境、执行特殊任务时激发相关认知功能的巨大潜力,提高士兵的作战能力。

美军甚至设想利用“军事认知神经科学”技术的发展,使新兵迅速转变成特种优秀战士,让有丰富战斗经验的优秀老兵将自己的“战斗第六感觉”快速传输给新兵。2003年,美国南加州大学开始研制神经芯片,这种芯片可以扩大人的记忆容量,甚至可能促进个体的一般智能。该神经芯片技术的发展还使士兵大脑直接链接到军事武器的操纵系统成为可能。在未来战场上,士兵可以通过大脑直接操纵武器。士兵大脑神经系统层面的武器操纵系统,可以比其他任何系统更为快捷、精确,因为在人意识到注意目标之前,大脑早就完成了对目标的图像处理。

有争议

可能引发癫痫和其他病症

美军认为这种装置能有效提升训练效率,能够使特种部队士兵长时期保持高水平的体能标准,同时避免受伤,是一种“让训练更聪明”的装置。尽管美军指导这种装置原来是用于运动员,但仍然对美军特种部队士兵使用后的效果惊叹不已。“光晕神经科学”的公司则透露,美军参加测试的特种部队展示多达数十人。

当然,这种技术是存在争议的。例如有专家认为长期使用这种技术是存在副作用,有可能引发癫痫和其他病症,从前确实没有这样的例证,但不代表未来就没有。有人则认为没有关系,因为已经有很多运动员在使用该技术。不过“光晕神经科学”的公司的老总却认为还是需要进一步谨慎研究,因为运动员只是在赛场上用,而特种士兵则是在生死攸关的战场。

其实在军队中,改进体能和提升精力的药物一直存在,此前应用于战斗机飞行员,这类药物包括莫达非尼和安非他明等。但是在医学领域,这类药物一般不认为是“体力增强”药物,因为具有副作用。在医生看来,如果不是在治病,就没有必要吃这种药来承受副作用。但是在战场,生死就在一线之间,因此这种药物被认为也是可以接受的。而在特种作战领域,士兵对“增强体能”的要求就更迫切。

“透颅脑部电子刺激”技术的出现,相对传统的药物提升,提供了另一条道路。但需要进行更大规模的测试,掌握更多的样本和数据。美军应用类似新技术的举动,应该引起重视,及早进行相关研究。

 

来源:北京晚报  记者 郑文浩

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