脑机接口|揭秘脑机接口

脑机接口技术原本是存在于科幻电影之中的新科技,它有着很广泛的应用前景,它能在医疗、康复、包括人的认知、感知等等方面都能给我们以帮助 。它也是人类摆脱手脚束缚,用大脑控制机器的重要一步 。如今脑机接口技术的发展,可以让我们对于大脑的认知更上一层楼 。
2021年,埃隆·马斯克(Elon Musk)的脑机接口公司开了一场发布会,展示了一只猴子仅用其大脑就能控制光标在屏幕上移动,玩起“意念乒乓球”(MindPong)游戏 。这场发布会让很多公众第一次听到了“脑机接口” 。2018年,马斯克同样通过线上发布会的形式,给大家分别展示了完全没有脑机接口、经历脑机接口手术又撤掉以及两个月前被植入了脑机接口设备的三只不同小猪的健康情况,向公众展示了脑机接口手术的效果以及可逆性 。
脑机接口|揭秘脑机接口
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芯片是脑机接口的关键技术|Pixabay
对于专业人士来说,马斯克的这两个实验中涉及的脑机接口技术已经并不年轻了 。事实上脑机接口其实已经有七十多年的历史 。早在2014年巴西世界杯开幕式上,就有一位残疾人少年通过脑机接口接通了一个仿生假肢进行开球 。
脑机接口技术有两种方式,一种是植入式的,即通过手术给病人或动物植入电极来进行神经元信号的读取,比如上文提及的马斯克的两次实验 。另外一种形式则是无创的,使用者通过佩戴脑电波设备来采集头皮脑电信号,通过电缆传输并放大之后传送到计算机进行分析处理,这是一种间接的采集神经原的信号方式 。如果我们将大脑比做一间屋子,大脑中的信息就像是屋子里的人在说话,我们想知道屋子里的人在说什么,可以直接推开门进来听,这就好比植入式的脑机接口;而非植入式的脑机接口就如同通过装置在屋外收集并放大屋内的声音从而听清楚 。植入式的脑机接口从采集信息的准确性上来讲效率更高,可以更精准地收集信号,但同时它是有创的,需要手术植入大脑 。而非植入式的脑机接口仅需体外佩戴设备,对人体没有损伤,但面临如何高效精确采集信号的技术挑战 。
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【脑机接口|揭秘脑机接口】通过脑机接口获取脑部信号就好比通过设备录音|Pixabay
在未来,脑机接口有着非常广泛的应用前景,它可以在医疗、康复、包括人的感知、认知方面都能够给我们以帮助 。例如面对中风或者其他疾病而丧失肢体运动能力的病人,他们的大脑是健康的 。常规的康复方式可能是通过一个机器外骨骼来带动他去运动,但这只是一种被动的康复 。而脑机接口技术可以采集并按照患者的运动意图控制肢体运动 。在更远的未来,计算机或许可以解读人的动机以及想象 。
除了前文提到的巴西世界杯的开球少年以外,脑机接口技术在国内也有一例很成熟的应用 。2004年,一位年仅24岁的年轻人王甲被诊断为渐冻症,曾经的箭步如飞永远成为了他的回忆 。由于几乎丧失了全部的肌肉控制能力,王甲不仅失去行动能,也失去与家人沟通的能力 。2019年7月,清华大学医学院的科研团队给王甲带来了一套脑机接口打字设备 。这款设备包含一个显示屏,显示不同闪烁频率的字母 。当使用者盯着不同的字母时,大脑也会产生不同的反应,通过收集分析不同的信号就可以辨别出使用者在主注视哪个字母,从而频出使用者想要表达的内容 。经过短暂的训练,王甲逐渐掌握了脑机接口打字这项新技能,因此也重新获得了与家人、外界沟通的能力 。

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