一款能刺激运动员大脑的装置可能成为体育界的一项重大成果，也可能引发一场巨大争议。
那是4月中旬一个寒冷的早晨，地点是硅谷郊区的门洛帕克。
太阳慢慢爬上地平线，技术员们发动了特斯拉，咖啡师们则开启了咖啡机。我并没有进行自己惯常的早间活动，而是颤抖着穿上运动服，大步走向一个专业运动员训练场馆。我的脑子一片混乱，既有期待又有好奇，也有一丝担忧。●几分钟后，一名技术人员将给我戴上一款名为Halo Sport的新设备，这副看似普通的耳机将向我大脑的运动皮层发送一股电流。这股电流将刺激负责向肌肉发送运动指令的神经元，据说会让我的大脑更好地传输这些指令。这款设备的研发公司是位于旧金山的创业公司Halo Neuroscience，该公司表示，将刺激和体能训练结合起来可以让运动员拥有获胜优势，这款产品可以让人变得更快、更强、更敏捷或者更加协调。●Halo还未上市，但体育运动界（在这个领域，即使一点点提高也能造成第1名和第18名的区别）已经开始使用了。短跑运动员和游泳运动员等一些奥运选手使用了Halo的上市前版本，备战里约奥运会。专业的篮球队、棒球队和美式橄榄球队也在试用；该公司拒绝透露这些运动队的名称，但金州勇士队的一名篮球运动员已在自己的推特上发布了一张头戴该款设备的照片。第一批面向普通消费者的预售产品的价格为549美元（零售价将为749美元），现已售罄，计划于10月出货。
去年4月，我接受了一个Halo的试用机会。我一直在跟踪大脑刺激技术的新进展，充满好奇地关注着人们为了医疗或娱乐目的而电击自己大脑的行为。高端一点的方法，可以通过手术将刺激装置植入脑深层，帮助帕金森病人正常活动。低端一点的方法，各种通过头皮发送电流的无创式系统对DIY爱好者来说既容易又便宜，可在家尝试。现在，我们都可以成为大脑黑客了。
准备好试一下了吗？要打造你自己的装备，只需要把一块9伏电池、简单的电路和两块海绵状电极绑在头上即可。这几年，热衷自我试验的人们在Reddit和各大论坛留言板上交流了最基本的脑刺激技巧——经颅直流电刺激（tDCS）。人们还在论坛上提出问题，针对如何使用自制tDCS系统治疗抑郁、焦虑慢性疼痛等身体不适情况寻求建议。
现在，一些创业者带来了商用设备，希望能开启一个全新的可穿戴设备领域。这些创业企业没有公开声称产品的医学功能，因此到目前为止避免了政府监管机构的审查。（如果你只是对使用tDCS治疗抑郁的研究感到好奇，没问题，他们很乐意提供信息，包括具体的电极放置图。）不过这一新生市场上的十几家公司都敢宣称其产品会让健康人士表现得更好。如果你相信网站上的介绍，就是相信这些设备能够改善你的记忆力、注意力、创造力和学习能力。你想成为社交能手吗？想数学更好？想戒掉烟瘾？你算找到办法了。
“有些tDCS设备声称差不多能让人变成超级英雄。” 在牛津大学神经伦理学中心从事大脑干预技术研究的生物伦理学家汉纳?马斯林（Hannah Maslen）说，“从神经科学角度来看，他们宣称的有些功能在理论上都是不可信的。”
虽然tDCS已在严格受控的实验室条件下经过广泛研究，但依然很难把敏感的神经技术变成每位用户每次使用都不会出现故障的量产消费性产品。针对商用脑刺激装置开展的研究不是很多，其中一项研究以位于伦敦的创业公司Foc.us的首个产品为对象。根据该公司的营销介绍，该设备能够提高注意力和记忆力，使用户在玩电子游戏时表现得更出色。然而，研究人员发现，结果完全相反：研究对象戴着耳机做记忆任务时，他们的表现实际上更差。
Halo Neuroscience则似乎更正统一些。该公司的联合创始人丹尼尔?赵（Daniel Chao）和布雷特?温格利尔（Brett Wingeier）此前在NeuroPace工作，NeuroPace是一家医疗设备公司，曾为癫痫病人研发了一款突破性的大脑植入产品。在交谈过程中，这两位联合创始人似乎都沉迷于他们的双盲、假对照研究。他们没有说他们的设备可以实现一切功能，而仅仅宣称Halo Sport具有一个非常吸引人的功能：可帮助运动员提高运动技能。
在去体育馆试验Halo的路上，我脑子里满是问题。这个东西真的有效吗？如果真能提高运动员的表现，我是不是在见证着大脑兴奋剂的出现？
在我第一次试验这款设备之前，赵和温格利尔简要向我科普了一下。Halo公司时尚宽敞的办公室位于旧金山市区，开放式的布局中有大工作台、塞满开心果的厨房，以及名字有趣的会议室，风格很适合技术创业企业。“额叶皮质”位于办公室最前侧，靠近前台；我们在“海马体”开会，位于办公室后方，比较隐蔽。
赵毕业于斯坦福大学，拥有医学学士学位和神经科学硕士学位，负责讲解生物学知识；温格利尔是生物医学工程博士毕业，负责讲解技术内容。2013年他们从NeuroPace离职，在此之前NeuroPace已获准进入癫痫植入领域；有了这个里程碑式的事件，他们着手准备创立一家新公司。虽然没有明确的产品计划，但他们希望这款产品会成为另一种医疗设备。“我们从没想过我们的公司会变成一家运动科学公司。”赵如是说。
他们确定的是：他们想在tDCS的基础上建立一家公司。在这种大脑黑客技术里，阳极和阴极放在头皮的特定位置，以引导电流通过大脑的目标区域。2000年，研究人员发表了首批重要研究，证明tDCS对人类的影响，从此以后相关研究急速增长。去年出现了600多项tDCS研究。研究范围令人震惊，因为潜在应用的数量像要研究的目标大脑区域一样多。研究人员测试tDCS在成瘾性、ADHD多动症、阿兹海默症、失语症、自闭症等病症中的治疗效果——这只是其中一个方面；另一方面，科学家也在尝试搞清楚tDCS是否能影响创造力、品德、学习、记忆等心理过程。
不过，当这些热衷tDCS的科学家在研究tDCS能做什么的时候，一些怀疑主义者认为，许多有希望的成效都不会实现。其中一个重要声音来自伦敦大学学院认知神经科学教授文森特?沃尔什（Vincent Walsh），他认为tDCS研究只达成了一些很小的效果，“过于夸张”，许多结果尚未得到重复证实，他担心正面报道有失偏颇。“我觉得人们没有把所有没有效果的试验报道出来。”他说。
在这一复杂背景下，Halo的联合创始人采取了一种谨慎的办法。“公司运营的第一年，我们做了一些不同于其他创业企业的事情：我们压根没有考虑过产品。”赵说。相反，他们做了一张表，列出了全部有可能的tDCS大脑目标区域，然后开始试验，在超过1500名志愿者身上测试了一个粗糙的样品。他们在寻找能够产生可测量且可靠的结果的刺激步骤。
成功的数据来自于运动皮质试验，该大脑区域控制着自主运动。因此，赵和温格利尔便问自己，谁会对这种能够增强这一大脑区域活动的产品感兴趣呢？答案很明显：运动员。他们开始研发Halo，但赵说他担心体育团队不愿意采用脑刺激的方法：“这个问题一直让我失眠：我跟棒球队总经理的第一次会面将是什么样的？我会被嘲笑，被赶出办公室吗？”
纽约城市学院生物医学工程教授、一流的tDCS专家马罗姆?比克松（Marom Bikson）表示，该公司以大脑运动皮层为目标的决定，从科学角度来讲是可行的。他引用了显示对运动有明显效果的论文，使用了手指敲击速度等度量指标，说：“非常明确，当你以某种方式应用tDCS的时候，会改变运动皮层的兴奋性。”不过他很快又补充道，手指灵活度与运动表现还是存在很大差别的。比克松说，科学家们还没有见到短跑运动员的速度或者棒球运动员的长打率等方面的成果。Halo这样的公司“相较于科学家来说，经常会夸大产品效果”。
比克松对Halo保留评判意见，但怀疑主义者沃尔什则愿意预言。“通过炒作，短期内会卖出一些。”他说，“然后，许多体育机构的储藏间里将放着未使用的机器。”
虽然专家们对于tDCS的有效性和确切机制持有不同意见，但它背后的科学还是没有争议的。大脑是一个电子器官，其860亿个神经元通过电子脉冲进行交流。电压改变会导致一个神经元“激发”，然后释放化学物质，引起相连神经元的电压发生变化。从维持心跳等自动功能到理解阅读字词含义等认知过程，大脑的每一步运作都可以理解为一种电子活动形式，神经元沿着具体路径“激发”。
当tDCS装置通过头皮发送一股电流的时候，很可能让神经元在受到刺激的大脑区域里被激发。大脑每激活一次神经通路，便加强了这些细胞之间的连接。因此重复刺激能具有长效影响，练习一项新技巧会提高表现：不管是法语学生背诵动词变位还是高尔夫球手练习挥杆，其实都是在强化相关的神经通路。
运动皮层通过末梢神经向肌肉发送命令，Halo Sport则对运动皮层里的神经元起作用。但是，运动员不能只期望坐在沙发上随意戴上Halo耳机便能提高篮球球技。他们还必须把刺激和训练配合起来，比如，在投罚球的时候戴着Halo，强化正确通路。“还是需要训练。”赵说。他认为，同样的原则让Halo成为一个有用的力量训练工具，因为“举重训练跟精细运动同样都是一种技巧”。举杠铃时依然戴着Halo耳机的运动员会加强运动皮层的训练，更好地激活肌肉纤维，从每一次重复动作中都能多获得一点回报。
向大脑传送电流安全吗？就像我在跟朋友介绍这个项目的时候所发现的，大部分人都表现出了担忧。一些神经科学家将这种反应称为“飞越疯人院”效应，以同名小说和电影命名，讲述了一名精神科护士把电休克疗法（ECT）作为武器，将反叛者变成了安于现状的“行尸走肉”。
虽然电痉挛疗法（这种疗法的正确名称）被广泛视为可帮助深度抑郁者摆脱意志消沉的有效方式，但在这里也需要考虑一个程度问题。在一般的电休克疗法中，会有800或900毫安的电流通过病人的大脑，发生作用，功能类似神经重置。Halo Sport最高电流输出为2毫安。它更像连接了一块土豆电池而不是一台电休克机器。
在那个4月的早晨，当我走过门洛帕克训练馆大门时，我急切地想知道几毫安能对我的运动皮质和肱二头肌产生什么影响。枪炮与玫瑰乐队的歌回响在这个洞穴般的空间里，力量训练器材砸得混凝土地板铿锵作响，我跟拿给我耳机的Halo员工聊了起来。
Halo Sport旨在像苹果产品那样直观易用，耳机上只有一个按钮，所有功能都通过一个智能手机应用进行控制。我可以更改刺激水平和时长（标准时间为20分钟），也可以选择刺激设置，刺激上半身或下半身。Halo的海绵状电极板被塞在两个听筒之间的环中；当我把耳机戴到头上时，电极很自然地就停留在我的运动皮层（两个耳朵之间的一条弧形脑组织）。我把环进一步向头皮压下去，然后检查了一下Halo应用程序。它固执地显示“接触不良”错误。
在该应用没有确认电极板和我的头皮稳定连接之前，Halo无法启动，但它迟迟没有显示检测正常。Halo工作人员自己试的时候，应用屏幕上立刻亮起绿灯，表示可以启动。但一到我，无论怎么摆动、按压或者调整耳机位置，都不管用。工作人员有点沮丧，表示不是我头发的问题；他见过Halo在梳着爆炸头、玉米辫或脏辫的运动员头上也能正常工作。
最后发现Halo没有问题——有问题的是我的头。后来我们去了Halo总部排查故障，温格利尔告诉我，他们已对设备进行了3000多次测试，我是第二个无法让设备工作的人。温格利尔的手机应用显示出诊断结果：我的身体电阻超标。根据Halo的程序设置，如果遇到的电阻超过1.2万欧姆，设备就会中止，而我的电阻为4.5万欧姆。“每发生一次这样的事情，我们都能学到一点经验教训。”温格利尔懒洋洋地说。
温格利尔对设备进行重新设置、取消中止功能的时候，他尽量克制着自己，不再取笑我厚厚的头盖骨。设置更改完后，在4天的试验期间，我的Halo都工作得好好的，产生的结果也很有趣（参见“强化肱二头肌”）。设备启动的时候，电极板下的皮肤稍有刺痛，但几秒种后就消失了。而我只是觉得自己戴了一副好耳机：为了让运动员忘记这项技术，专注训练，Halo甚至可以连接手机或iPod播放音乐。
我身体的电阻可能异常高，但我的经历给Halo公司提出了一个难题。我问两位联合创始人，对于在结构细节和工作方式上像雪花一样各不相同的大脑，Halo能制造出一台适用于各种大脑的畅销的神经科学设备吗？
温格利尔表示，公司的测试显示，Halo产品“大部分情况下，在大多数人身上工作得都很好”。赵还将它与第一辆量产化汽车Model T相比。赵说，当他们发现个别消费者想要什么、需要什么的时候，他们就能开始生产“运动型汽车、SUV、紧凑型汽车和旅行车”。甚至除基本的黑色外，还能再推出其他配色方案。
Halo公司通过多次双盲、假对照试验验证了它们的标准协议，并作为白皮书进行发布。其中一项研究表明，Halo Sport的刺激使用户在需要捏手指的任务里施加更多力量，另一项研究则证明Halo Sport对要求测试对象敲击键盘上不同按键的精细运动任务有积极效果。现在，Halo团队正在撰写另一项研究——通过一台肱二头肌训练机（与实际运动训练非常类似的一种装置）研究肌肉输出。赵表示，未来该公司将在同行评审的杂志上发表研究结果。
这些研究会测量每次刺激试验中每个测试对象的表现，但Halo Sport旨在成为一种长期训练方法。有大幅提升空间的人可能会立即看到效果，不过运动爱好者可能需要一到两周才能发现不同。而梦想获得冠军戒指和金牌的最优秀的运动员，可能看到的提高最小——但他们却是感到最为满意的客户。
举个例子，参加2018年冬奥会训练的滑雪运动员和单板滑雪运动员已经开始集训。特伊?泰勒（Troy Taylor）是负责提升他们成绩的主管，他一直在寻找能够帮助运动员取得优势的设备。他说，每年都能听到500多种产品介绍，包括各种可疑的补充剂和可穿戴设备。但当他听说Halo的时候，他突然觉得这可能是帮助他的滑雪运动员解决当前面临问题的一种可行办法。
泰勒说，足球和篮球运动员训练的时候，可能要花70%到80%的时间实际练习这项运动。“但在滑雪和单板滑雪运动中，我们的运动员可能只有5%～10%的实际雪上滑行时间。”他说。其余大部分时间，他们都是坐在缆椅上等着。这种能够加速运动员的学习能力、把这些宝贵的滑雪训练机会发挥出最大效果的技术极大引起了他的兴趣。
泰勒决定着手测试一下Halo是否真如广告中所说的那样有效，是否能成为一种有用的训练工具。因此，2015年末，他开始在滑雪队训练馆里对一组跳台滑雪运动员进行自己的研究性试验。在接受或真或假的刺激的同时，运动员们也在练习从滚桶上的一组滑板向上跳。“我在上面基本站不住。” 泰勒说，“但一名优秀运动员就能做到，站在上面，然后再跳。”在3周的学习过程中，滑板下的一块测力板会测量运动员起跳时产生的力量。结果显示，接受假刺激的一组提高了18%，而接受真刺激的一组提高了31%。
每次尝试后，运动员们都能得到即时反馈，帮助他们持续调整肌肉控制方式。泰勒表示，在Halo的神经刺激下，这些控制模式得到了强化，运动员们也加快了正常的学习过程。他被这一产品折服了。泰勒说，要让今天已经非常优秀的运动员变得更优秀，关键不在于提高他们的体能，而在于提升他们的大脑。“我们很激动，我们觉得它可能会在2018年冬奥会中给我们提供竞争性优势。”他说。
不过这些初步成功提出了一个问题：大脑入侵也算给大脑服用兴奋剂吗？泰勒当然不这么认为。他认为，凡是不会威胁运动员身体健康、未被当局禁止的技能提高办法都是公平的。“我有责任扩大它的适用范围。”他说。
世界反兴奋剂机构（WADA）制定了一份清单，列出了国际奥委会禁止的提高运动表现的物质和治疗方法。WADA科学主任奥利维尔?拉宾（Olivier Rabin）表示，他的团队正“积极关注”大脑刺激技术，最近还讨论了tDCS和类似技术是否应该被列入禁止清单。他们的结论是：现在还不是做出这个决定的时候。“当前，我们的专家认为还缺少反对这些技术的信息。”他说。
拉宾表示，首先，他需要科学证据证明tDCS确实能提高运动员的表现。而且他并没有屏息以待。他说，在他14年的工作经历中，他已经见到过许多技术被炒作之后并没有取得成功。但是，如果tDCS的效果得到证实，WADA将根据另外两个标准来判断这项技术：它是否威胁运动员的健康，它是否违反了“体育运动精神”。如果违反了任何一个标准，它都将被禁止。
不过这两个标准都比较棘手。成千上万次临床试验已证明，短期来看，tDCS是安全的——最坏的副作用是电极下的皮肤不适和偶尔头痛。但这项技术如此之新，目前尚无法开展长期安全性研究。对于另一个标准，什么是“体育运动精神”也没有清晰定义。在WADA的《世界反兴奋剂条例》中，用一长串原则对这个术语下了定义，总结为“奥林匹克精神的基础，通过完善每个人的天赋追求人类的卓越”。最后，如果相关部门决定tDCS应该被禁止，他们依然面临一个难题：没有办法进行检测。
在相关部门犹豫期间，Halo将继续努力进入主流市场。对于这家具有雄心壮志的公司来说，运动员只是它的首批目标客户。南卡罗莱纳州的一位神经学家正对中风病人测试Halo，看刺激运动皮层是否能够加速恢复。赵设想了一系列Halo产品，以便向消费者提供不同类型的精神改善效果。“如果你想学中文，我们就刺激你的语言中枢，会产生什么样的效果？”他说，“如果我们刺激记忆中枢，并配合大脑训练游戏又会怎样？”
如果体育英雄们利用一项技术让自己稍微表现得更好，那么看台上的观众就很有可能也渴望让自己得到提升。在这个由更机敏、更强大、更聪明的人组成的新社会里，我将顶着特别厚的颅骨，成为那个四处徘徊的落伍之人。
高技术耳机：运动员可以用Halo Sport播放训练音乐，同时其谨慎采用的神经技术会让大脑“兴奋”起来。
电通路
在tDCS过程中，电极的阳极和阴极会按压头皮上的某些位置，引导微电流流经大脑的某个具体区域——对Halo来说，就是运动皮层。这种刺激让该区域的神经元像“着火”一样，从一个细胞向另一个细胞传送自然电信号。
在Halo的作用下，运动皮质信号沿着末梢神经向下传输到肌肉。反复激活一条神经通路相当于在路上留下车辙，让信号今后更容易向下传输。
强化肱二头肌：作者使用一台没有神经刺激功能的肱二头肌训练机时（上图，蓝色线条），由于疲劳，她的力量输出也随着3套肱二头肌训练的结束而下降。而在接受刺激4天后（上图，红色线条），她的力量输出提高了，表明Halo Sport在提高她的表现。测量单位为牛顿。
作者：ELIZA STRICKLAND
摄影：GABRIELA HASBUN