“脑机接口”设想成为真技术

提到脑机接口，你会想到什么？是话题感十足的Neuralink公司研发的大脑芯片？还是电影《X-men》中X教授通过“脑波强化机”能够将他的脑电波放大，与任何地方的任何人实现连接的情节？实际上，听起来科幻感十足的脑机接口概念，已经离大家的生活越来越近了，甚至已经在一些领域，实现了划时代的应用价值，一些在我提出这一设想之初完全没能想到的重要应用。

　　脑机接口初设想

　　那什么是脑机接口呢？一开始，我们希望将活体动物或人类的大脑与设备直接连接，比如电子的、机械的甚至是虚拟的人造设备。它们无需放在连接对象的近旁，我们可以把它们放在另一个房间，另一个国家 ，甚至地球另一端。

　　通过脑机接口精准游戏的恒河猴

　　最初的实验是在猴子身上进行的，之后才逐步实现了人类实验。第一个实验中，一只恒河猴学会了如何控制最初版本的脑机接口。该设备能控制显示屏上电脑光标的移动，让这只猴子和我们一样玩电子游戏。这个游戏需要猴子通过操纵杆，让光标穿过显示屏上随机出现的一个球体。

　　每一次光标成功穿过目标，猴子就能得到一滴喜爱的橙汁作为奖励。但它不知道的是，每次正确完成操作，我们就会记录下它大脑中100个神经元的活，然后把这些脑电信号发送给一组计算机。由它们来提取其中的运动指令，将其嵌入、然后转化为机械手臂可以理解的电子指令。

　　我们当时的想法是：等猴子能够非常熟练地通过操纵杆玩游戏的时候，我们就拿走操纵杆，打开脑机接口，观察猴子能否在仅靠想象，不涉及任何身体动作的情况下让机械手臂控制光标穿过目标。果然，猴子做到了。至此我们已经完成了实验的上半部分——将大脑从身体的束缚中解放出来，使之能够直接与外部世界互动。

　　实验用到的这个操纵杆惯性非常低 ，精准度很高。一开始，猴子用操纵杆玩游戏，就能够准确地将光标移入目标中。每一次操作完成，猴子都会得到一滴它喜欢的橙汁。猴子对游戏越来越熟练，每天玩一个小时 ，准确率能达到99%以上。这时候我们意识到，是时候首次测试一下，通过脑机接口进行实时操作了。

　　于是我们拿走了操纵杆，让猴子自然地坐在椅子上。我们问自己：猴子能不能弄明白 它只需要动脑想象，就可以让机械手臂控制光标，然后和之前一样得到果汁呢？来看它的操作，它做到了。猴子的身体没动，手臂也没动，只是想象着把光标移到目标内。与此同时，我们的电脑记录下猴子大脑发出的电信号，提取其中能够控制真实手臂活动的运动指令，转变其路径，使之控制机械手臂来完成游戏。

　　正如大家所见，逐渐地，猴子能越来越熟练地用大脑控制机械手臂完成游戏，无需任何身体动作。这只是脑机接口发展之初的情况。

　　在过去20多年里，我们制造出了很多不同种类的脑机接口。比如同时控制两只机械手臂的，还有控制腿部的，但接下来我要说的是其中最复杂的一种，我们称之为“脑-机-脑接口”。

　　大家应该都知道，声音的大小和振动频率的高低是相对应的。猴子控制着一个虚拟手指，触摸这两个触觉振动频率不同的物体，然后做出选择以获得果汁。手指划过物体，猴子看到的就只是这样的图像，但它需要选择哪个触感振动频率更高。如果它成功把手指停留在那个触感振动频率更高的物体上，就能得到一滴橙汁。值得注意的是，每个任务中两个物体的频率比是不同的，所以难度相当高。但是这只猴子做到了，就像用自己的手指完成的一样好。　　

       有了这样的发现后，我们意识到，它的意义将远远超过我38年来一直在寻找的新的大脑研究方法。或许这一发现，可以转化成新的治疗手段，用以帮助全世界2500万因为严重的脊柱损伤而在痛苦中挣扎的人们。大家可能都知道，这样的损伤一旦发生，病人就会丧失感觉和活动能力，受伤部位以下的身体无法动弹。这是因为大脑发出的包含着运动指令的电信号，无法再通过脊柱中的神经传输至身体的边缘部位。

　　那要如何处理这些无法在体内传输的脑电信号呢？我们的方法是使用脑机接口，从大脑中采集这种不断产生的信号，但并不指望脊柱来发挥其原本的传输作用，而是绕过这一环节。我们制造出了一种计算机电子旁路，将采集到的脑电信号绕过损伤部位，以数字形式传输至一个可穿戴式的全新机械身体中，病人可以通过大脑控制该机械身体，使其移动到某一位置。

　　我们希望外骨骼脚部每一次接触地面时，都能向病人的前臂发送触觉反馈信号。这样，病人就能体会到到踩在地面的感觉，感受地面的触感 、硬度，踩在什么样的地面上，能走多远？甚至能接收到温度反馈。有时候科学就是可以给你带来意想不到的惊喜。如你有其他兴趣可以继续关注陕西安防资质网！