脑机接口技术:从生命到空间
北京时间8月29日上午,在150000人的现场直播中,马斯克发布了他的公司Neuralink的脑-计算机交互设备,并向你展示了三只嵌有脑电脑芯片的小猪。
此次演示旨在显示Neuralink公司的脑-计算机接口技术正在改进,并有望在未来的某一天安全地应用于人类。这种脑-计算机接口技术可能会帮助一些人处于不太理想的身体状态。
中国的脑-计算机接口研究人员对此很期待。那么,我们的脑-计算机接口技术有什么发展呢?
脑-计算机接口研究从病人开始
脑机接口,有时被称为"脑端口"或"脑机融合感知",是人或动物大脑(或脑细胞培养物)与外部设备之间的直接连接,简单地说,就是实现大脑与机器之间的直接"对话"。中国科学院院士,中国科学院脑科学与智能技术卓越创新中心学术主任蒲慕名在接受采访时表示:"脑机接口大致有两种,一种是非侵入式的,就是把电极放在头皮上,用脑电波诊断来判断大脑的状态,来诊断疾病,也可以用脑电波来控制外机和外骨骼系统。"该技术可应用于教育,医疗等领域,被业内人士评价为"新的技术风口"。另一种是侵入性的,即将电极直接插入大脑皮层,可以记录更多,更准确的大脑反应,从而更好地操纵外部装置。
马斯克在新媒体上宣布,它属于侵入性脑-计算机接口技术的应用。
在天津医院康复科的治疗室里,63岁的脑出血患者徐宝川借助天津大学神经工程队研制的康复机器人系统,依靠运动想象进行腕关节功能康复训练。帮助他康复的机器人称为"技能",其核心技术是脑-计算机接口。
生公"的"父亲"是山东70年代后的一位土生土长的人,名叫明东,1994年被天津大学录取,主修生物医学工程。"我们主修本科教育五年,主修医学工作。在阅读博客的过程中,很难看到许多截瘫患者在后期恢复,我想知道如果脑电信号被机器采集和读取,然后输出控制信号被解码供身体执行,就有可能为截瘫患者建立一种新的人工运动神经通路,并恢复他们的运动能力。
大脑是宇宙中最复杂的系统之一,它不仅具有极其复杂的神经网络结构,而且还具有不断变化的动态信息,"明东解释道。每一段,都可能有数亿个神经细胞参与到大脑中,发出电信号。
头皮脑电波的信号非常微弱,只有一百万伏,甚至是1/10000000伏特。研究人员通过传感装置监测脑电波在不同活动中的变化,然后利用这些信息来确定人们在做什么想法或意图。捕捉和破译头皮脑电信号就像在非常嘈杂的购物中心听到和理解一个人的耳语一样。听大脑语言,解释大脑语言,输出大脑语言涉及传感器、材料、算法、媒体。这听起来不容易,研究过程的难度也是可以想象的。
2014年,成功研制了第一个用于肢体总中风康复的人工神经机器人系统--"生公I"。该系统将运动想象脑-计算机接口技术与运动训练康复疗法相结合,在脑卒中患者体外构建人工神经通路,对患者的运动康复理念信息进行模拟和解码,进而驱动多层次神经肌肉电刺激技术产生相应的作用。随后,"生公2号"和"生农3号"相继研制成功。目前,"生农"已通过国家食品药品监督管理局(CFDA)检验,并在天津、山东A级医院进行临床试验,惠及数千名患者。
明洞解释":"侵入性和非侵入性都有其自身的优点和缺点。如果你把一个人的头比作一个房间,那么非侵入性的需要克服头发、头皮、头骨和其他信号的严重"阻塞";在大脑中植入芯片就像在房间里听和输出大脑语言一样,这是显而易见的,但也存在安全风险。目前,中国研究人员在脑-计算机接口方面的优势更多地集中在非侵入性方面.我相信,随着科技的不断进步,聆听"外面"的声音会像在屋子里一样清晰和安全。