腦機接口

用意念之筆描畫

神經技術專家康納·魯索曼諾

腦機接口是近些年科技領域最熱門的話題之一，也是未來生命科學和信息技術交叉融合的主戰場。在大腦和外部設備之間創建一個直接的連接通路后，受試者能用“意念”控制設備。本期TED大會邀請美國神經技術專家康納·魯索曼諾（Conor Russomanno），分享他在腦機接口技術方面的成果。

記錄大腦 但不只大腦

使用儀器觀測的人腦圖像

大學時，康納有幾次腦震蕩的經歷，“硬件”受傷后“軟件”的運行方式也發生了變化，這讓他開始關注大腦和意念之間的關系。一次，他聽說了一個開源（指任何人都可以查看、修改和增強其源代碼）軟件，可低成本地創建較為簡單的腦電圖（高等脊椎動物大腦皮層的神經組織經常出現一種持續的、自發性的電位變化，使用電子技術引導、放大、記錄這種腦電位變化所呈現的波形圖）系統。經過一段時間的研究，康納在屏幕上看到了自己的腦電波，這個瞬間改變了他的人生。

他開始專注于腦電圖技術的研究，希望讓人們都有能力探索自己的大腦。但很快，他發現有人將設備連接至腹部，檢測腸胃中的神經元；有人將設備用作新型的肌肉傳感器和控制器，用于外科修復……人們關心的不只是大腦和腦部的基礎數據，因此，他和他的團隊開始轉向研究腦機接口技術。

駕駛無人機 也是駕駛未來

康納研發的腦機接口設備示意圖

腦機接口技術是指通過一些信號采集設備從大腦皮層采集腦電信號，再將其處理為可被計算機識別的信號，最終轉化為對外部設備的具體指令的技術。它通常被區分為侵入式、半侵入式和非侵入式。

康納進一步開發雙向腦機接口技術，這種技術的設備能在接收大腦皮層信號的同時，對皮層進行安全的電刺激，以向大腦反饋感覺信息。它能更適應使用者，覺察使用者的潛意識；在電刺激下，使用者可以比沒有刺激時更快、更精準地完成動作。

2018年，他們將這些發現應用于實踐，開發出了新的設備。它是一臺多模態（多種模態的信息，包括文本、圖像、視頻、音頻等，多模態設備可對這些不同類型的信息進行融合、分析）的生物感測設備，使用非侵入式腦機接口，且有多個傳感器，可對使用者的心臟、皮膚、肌肉、眼睛和大腦進行監測，再通過頭戴式顯示器實現實時交互和控制。

2019年，一位患有脊髓性肌萎縮癥（一種會影響運動神經元，導致肌肉無力和萎縮的遺傳性疾病）的患者與康納合作，通過這臺設備，在僅僅依靠面部肌肉微弱活動的情況下成功操控無人機。

受試者正在使用康納研發的設備

知識鏈接 | 兼顧安全和有效

在中國2016年提出的“科技創新2030-重大項目”中，“腦科學與類腦研究”是其重要組成部分之一，而腦機接口也是這一項目中最重要的技術之一。2023年，經相關部門倫理審查后，中國醫療科研團隊對兩例脊髓損傷患者進行了無線微創半侵入式腦機接口臨床試驗，該項目也在無線微創方面實現重大突破。

在技術不斷發展的同時，腦機接口也伴隨著挑戰和風險。2024年2月2日，科學技術部發布《腦機接口研究倫理指引》（以下簡稱《指引》），旨在促進相關研究合理、合規、合法。《指引》指出，腦機接口研究應適度且無傷害，研究的根本目的是輔助、增強、修復人體的感覺–運動功能或提升人機交互能力，需尊重受試者的知情權和個人尊嚴，并需嚴格遵守國家相關規定，其關鍵技術、性能指標、獲取途徑、研究成果應公開透明。

責任編輯｜牛一名 岳煥琦

運營編輯｜岳煥琦
質量審核 | 趙青云 王維嘉
圖文來源 | 《知識就是力量》雜志《以腦電波作筆畫的新未來》，文圖 / 王治鈞，審核 / 劉愷（同濟大學生命科學與技術學院），原文有刪改，原創作品轉載請注明來源。

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