科幻變現(xiàn)實?探秘腦機接口發(fā)展
9月16日,“面向大眾的神經(jīng)技術(shù)”國際論壇召開。在4個多小時的時間里,來自中國、美國、德國、荷蘭和新加坡的5位知名科學(xué)家與全球近52萬名在線觀眾分享了他們對腦機接口、神經(jīng)技術(shù)等前沿科學(xué)研究的觀點和展望,并進行了問答互動。
論壇主辦方天橋腦科學(xué)研究所(TCCI)創(chuàng)始人陳天橋指出,多年前,《阿凡達》、《黑客帝國》、《盜夢空間》、《三體》等經(jīng)典科幻作品對面對大眾的神經(jīng)技術(shù)進行了精彩而大膽的描述,如大腦復(fù)活、記憶下載與傳輸、夢境解碼與控制等。但到目前為止,這些技術(shù)還停留在科幻小說中。他希望通過這樣的會議和相關(guān)的問題和討論,科學(xué)家將繼續(xù)關(guān)注和更多的公眾關(guān)注。
腦機接口是指人或動物的大腦與外部設(shè)備之間建立的直接連接,以實現(xiàn)大腦與設(shè)備之間的信息交換。當(dāng)人類思考時,大腦皮層中的神經(jīng)元會產(chǎn)生微小的電流。當(dāng)人類從事不同的思維活動時,會激活不同的神經(jīng)元。腦機接口技術(shù)可以直接從大腦中提取這些神經(jīng)信號來控制外部設(shè)備。它將在人和機器之間架起一座橋梁,最終促進人與人之間的交流,創(chuàng)造巨大的價值。
其實在很早之前,科學(xué)家就已經(jīng)有了制造早期腦機接口技術(shù)的想法,但由于技術(shù)的限制,一直沒有什么實質(zhì)性的進展。在此后的時間里,人們針對該技術(shù)的算法和應(yīng)用不斷創(chuàng)新。如果將腦機接口技術(shù)的發(fā)展劃分為三個階段:第一階段是科學(xué)幻想階段,第二階段是科學(xué)論證階段,第三階段也就是當(dāng)下所處的階段,主要聚焦用什么技術(shù)路徑來實現(xiàn)腦機接口技術(shù),將出現(xiàn)各種各樣的技術(shù)方法,進入“技術(shù)爆發(fā)期”。
腦機接口 + 外骨骼:幫助運動障礙者重拾生活信心
“將腦機接口和神經(jīng)調(diào)節(jié)技術(shù)相融合,不僅能幫助我們發(fā)現(xiàn)腦震蕩、腦功能和行為之間的重要聯(lián)系,也能極大改善使用者的運動功能,是一種非常有效的臨床康復(fù)工具?!?
柏林大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的 Surjo Soekadar 教授介紹了用于運動康復(fù)的腦機接口技術(shù)。據(jù) Surjo 教授介紹,其團隊研制的非侵入性腦機接口 + 外骨骼的搭配應(yīng)用,可以通過解碼大腦的運動指令并定向施加刺激,使嚴(yán)重脊髓損傷導(dǎo)致運動障礙的病人重拾一些功能,完成抓取、吃飯、喝水等一系列日常活動。令人振奮的是,他在演講中向與會者展示了運動障礙病人們通過這項技術(shù)得以完成部分的生活自理工作,同時也維護了人的尊嚴(yán)。雖然目前侵入式腦機接口技術(shù)仍存在感染、出血、未經(jīng)永久使用許可、需要手術(shù)及價格昂貴等諸多挑戰(zhàn),他認(rèn)為,腦機接口 + 外骨骼在臨床上將有廣闊的應(yīng)用前景,能夠大幅改善患者的生活質(zhì)量,今后也需要更多臨床試驗來研究。
腦機接口領(lǐng)域的專家表示,目前在實際應(yīng)用中,腦機接口主要實現(xiàn)了五種應(yīng)用效果,包括:
·監(jiān)測,利用腦機接口系統(tǒng)監(jiān)測人體的意識狀態(tài)。這包括由許多非侵入性腦機接口公司開發(fā)并在消費市場上使用的腦環(huán)、腕帶和眼動設(shè)備。這些設(shè)備可以用來監(jiān)測睡眠和身體功能。有助于獲得更深層次的生理數(shù)據(jù)。
·替代,BCI系統(tǒng)的輸出可以替代因受傷或疾病而喪失能力的肢體輸出。包括許多侵入性BCI公司,與BCI連接的智能假肢和輪椅是該領(lǐng)域的典型應(yīng)用。
·改善/恢復(fù),改善疾病癥狀或恢復(fù)功能。它包括治療癲癇和抑郁癥等精神或心理疾病的設(shè)備。腦機接口直接用來采集腦電圖,自然也可以很容易地用來改善大腦的腦電圖狀態(tài),緩解大腦的不良放電。它在治療腦部疾病方面具有先天優(yōu)勢。
·加強和實現(xiàn)功能的改進和擴展。這方面的應(yīng)用主要是在軍事科技領(lǐng)域,包括超級士兵和智能士兵的創(chuàng)造。
·補充,增加腦控模式,作為對傳統(tǒng)單一控制方式的補充,實現(xiàn)多模式控制。對更高效、多維度和高度同步的交互模式的追求永遠(yuǎn)不會停止,這也是VR/AR能夠火起來的原因之一。
目前,腦機接口技術(shù)主要在醫(yī)療健康、娛樂、智能家居、軍事等領(lǐng)域取得了突破性的應(yīng)用成果,未來也在不斷推動BCI與更多領(lǐng)域的結(jié)合。