以脑电波作笔画的新未来

2024-03-10王治钧刘恺

知识就是力量 2024年3期

王治钧刘恺

神经技术专家康纳·鲁索曼诺

脑机接口是近些年科技领域最热门的话题之一，也是未来生命科学和信息技术交叉融合的主战场。在大脑和外部设备之间创建一个直接的连接通路后，受试者能用“意念”控制设备。本期TED大会邀请美国神经技术专家康纳·鲁索曼诺（Conor Russomanno），分享他在脑机接口技术方面的成果。

记录大脑但不只大脑

大学时，康纳有几次脑震荡的经历，“硬件”受伤后“软件”的运行方式也发生了变化，这让他开始关注大脑和意念之间的关系。一次，他听说了一个开源（指任何人都可以查看、修改和增强其源代码）软件，可低成本地创建较为简单的脑电图（高等脊椎动物大脑皮层的神经组织经常出现一种持续的、自发性的电位变化，使用电子技术引导、放大、记录这种脑电位变化所呈现的波形图）系统。经过一段时间的研究，康纳在屏幕上看到了自己的脑电波，这个瞬间改变了他的人生。

使用仪器观测的人脑图像

他开始专注于脑电图技术的研究，希望让人们都有能力探索自己的大脑。但很快，他发现有人将设备连接至腹部，检测肠胃中的神经元；有人将设备用作新型的肌肉传感器和控制器，用于外科修复……人们关心的不只是大脑和脑部的基础数据，因此，他和他的团队开始转向研究脑机接口技术。

驾驶无人机也是驾驶未来

脑机接口技术是指通过一些信号采集设备从大脑皮层采集脑电信号，再将其处理为可被计算机识别的信号，最终转化为对外部设备的具体指令的技术。它通常被区分为侵入式、半侵入式和非侵入式。

康纳进一步开发双向脑机接口技术，这种技术的设备能在接收大脑皮层信号的同时，对皮层进行安全的电刺激，以向大脑反馈感觉信息。它能更适应使用者，觉察使用者的潜意识；在电刺激下，使用者可以比没有刺激时更快、更精准地完成动作。

2018年，他们将这些发现应用于实践，开发出了新的设备。它是一台多模态（多种模态的信息，包括文本、图像、视频、音频等，多模态设备可对这些不同类型的信息进行融合、分析）的生物感测设备，使用非侵入式脑机接口，且有多个传感器，可对使用者的心脏、皮肤、肌肉、眼睛和大脑进行监测，再通过头戴式显示器实现实时交互和控制。

2019年，一位患有脊髓性肌萎缩症（一种会影响运动神经元，导致肌肉无力和萎缩的遗传性疾病）的患者与康纳合作，通过这台设备，在仅仅依靠面部肌肉微弱活动的情况下成功操控无人机。

脑机接口技术在辅助残障人士、拓宽人类体验方面有巨大潜力。让我们共同努力，解锁充满可能性的世界，让科技成为我们共同的朋友。

康纳研发的脑机接口设备示意图

知识链接

兼顾安全和有效

在中国2016年提出的“科技创新2030-重大项目”中，“脑科学与类脑研究”是其重要组成部分之一，而脑机接口也是这一项目中最重要的技术之一。2023年，经相关部门伦理审查后，中国医疗科研团队对两例脊髓损伤患者进行了无线微创半侵入式脑机接口临床试验，该项目也在无线微创方面实现重大突破。

在技术不断发展的同时，脑机接口也伴随着挑战和风险。2024年2月2日，科学技术部发布《脑机接口研究伦理指引》（以下简称《指引》），旨在促进相关研究合理、合规、合法。《指引》指出，脑机接口研究应适度且无伤害，研究的根本目的是辅助、增强、修复人体的感觉–运动功能或提升人机交互能力，需尊重受试者的知情权和个人尊严，并需严格遵守国家相关规定，其关键技术、性能指标、获取途径、研究成果应公开透明。