脑机接口将为人类带来什么
◎实习记者 蒋 捷 实习生 杨茜茹
怎样才能突破身体的限制,用意识与万物相连?在《西游记》中,孙悟空拥有凭借意念隔空取物的超能力。如今,脑机接口技术可以建立大脑与外部设备的直接通信,帮助人类实现从“手到擒来”到“心想物来”。
近日,美国企业家埃隆·马斯克宣布,他的脑机接口公司完成了向人体移植脑机接口设备的工作,意在帮助瘫痪患者用意念控制电脑。几乎同时,清华大学医学院团队和首都医科大学宣武医院团队联合宣布,他们已经成功完成全球首例无线微创脑机接口临床试验。这项临床试验让一位因车祸造成脊髓损伤、四肢瘫痪长达14年的患者在术后进行3个月的康复训练后,通过脑电活动控制气动手套,完成了自主喝水等日常活动,其抓握准确率超过90%。
这些案例表明,脑机接口技术正实现从动物实验到人体移植的跨越。当前,脑机接口技术正处于技术爆发期,目前主要应用在帮助神经性瘫痪患者改善运动、交流、感知功能上。
脑机接口是什么?它处在怎样的发展阶段?前景如何?需要从哪些方面规范这一技术?带着这些问题,科技日报记者采访了脑机接口领域的专家。
脑科学发展催生脑机接口技术
脑机接口是在大脑与外部设备之间创建信息通道,实现两者之间直接信息交互的新型交叉技术。它通过记录装置采集大脑神经活动,利用机器学习模型等对神经活动进行解码,解析出其中蕴含的主观意图等信息,并基于这些信息输出相应指令,操控外部装置实现与人类主观意愿一致的行为。此外,它还能接收来自外部设备的反馈信号,构成一个交互式的闭环系统。
脑机接口的发展与脑科学的发展息息相关。20世纪20年代,德国精神科医生汉斯·贝格尔首次记录到人的脑电波。从此,脑电波监测被运用于临床实践中。1969年,美国华盛顿大学医学院利用猴子进行脑电生物反馈的研究,这标志着脑机接口技术开始成形。1998年,美国布朗大学约翰·多诺霍博士及所在团队,将电脑芯片和人脑连接,使人脑能对其他设备进行远程控制。
近年来,随着生物医学、通信和人工智能等领域技术水平的显著提升,脑机接口技术实现了跨越式发展。目前,利用脑机接口控制电脑、机械臂等技术已经较为成熟。
不少国家和地区已从国家战略层面对脑机接口进行了顶层设计。美国于2013年发布“美国创新性神经技术大脑研究计划”,欧盟于2013年启动“人类脑计划”,日本于2014年发布“日本大脑研究计划”。此后,我国也发布了“脑科学与类脑科学研究”,即“中国脑计划”。
在医学上展现出强大生命力
根据脑电信号获取的方式,脑机接口可分为侵入式、非侵入式和介入式三种。马斯克的公司采用的技术路线是侵入式脑机接口,通过开颅手术放入电极接触神经元细胞,实现脑电信号的获取及解码。南开大学人工智能学院教授段峰介绍:“侵入式脑机接口属于有创伤植入,技术难度大,存在继发感染的可能性。一旦发生颅脑感染、电极出现故障或电极寿命结束,需将电极取出,否则会对人脑造成二次损伤。并且随着植入时间延长,电极被结缔组织包裹,信号有可能逐渐衰弱甚至消失。”
非侵入式脑机接口在头皮外侧以无创的方式采集脑信号,在商业化场景中潜力巨大,正朝着低成本、便携化、多元化方向发展。强脑科技合伙人兼高级副总裁何熙昱锦说:“用户要的是效果,要求脑机接口做到功能强大、简单易用。非侵入式脑机接口的技术特性刚好能够满足用户的这一需求。但这种方式获取的脑电信号较为微弱,因此需要强大的信息解码能力,否则解析的脑电信号会偏离用户真实意图。”
介入式脑机接口指通过介入手术将电极等信号记录装置从血管导入到特定脑区,是一种低伤害、高精度、高通量脑内神经信号采集的脑机接口技术。2023年,段峰团队牵头的全球首例非人灵长类动物介入式脑机接口试验获得成功。
尽管目前脑机接口仍处于起步阶段,但依然在医学上表现出强大的生命力。脑机接口可以成为连接瘫痪患者大脑和外部“躯干”的桥梁,帮助他们用意念取物。同理,脑机接口也可以使残疾人的假肢更精准地执行大脑指令。由于血脑屏障的存在,大部分药物难以通过血管进入大脑,传统药物对于治疗抑郁症、帕金森病等疾病效果微弱。脑机接口技术通过对神经核团的直接调控干预,或可在脑部疾病治疗方面起到意想不到的效果。2020年起,上海瑞金医院孙伯民团队陆续尝试对26位患者使用脑机接口技术治疗抑郁症。再如,治疗帕金森病时,可以使用电极刺激大脑中的运动神经,遏制大脑的异常放电,缓解帕金森病人的颤抖等症状。作为一项交互性技术,脑机接口技术既可以获取人脑的信息,又可通过侵入或非侵入式的技术手段对人脑施加影响。这样一来,人类能通过脑机接口,从曾经不够了解的大脑区域获得更多数据,进而推动脑科学的迅速发展。
在日常生活中,商业公司正在尝试将脑机接口运用于发掘人脑潜力。何熙昱锦认为,脑机接口设备能够实时读取脑电信号,再通过软件及时给予视觉、听觉反馈。运动员就可以通过非侵入式脑机接口训练专注力。
大脑与万物互联道阻且长
“脑机接口是一项萌芽技术,又涉及到计算机、医学、机械等多种学科,我们需要给脑机接口研究更多时间、更多宽容。”段峰坦言。
目前,对于意识,科学家并没有完全探索清楚。因此,基于脑科学研究发展起来的脑机接口技术,距离真正实现大脑与万物互联还有很长的路要走。
当这一天真的到来时,一方面,人们可以将互联网作为容量无限的外置大脑,直接获取人类积累的全部知识,所思所想也可以实时上传、备份。这将彻底颠覆人与世界的互动方式。但另一方面,当思想可以被读取、上传时,因此带来的隐私问题也成为人类必须面对的难题。
作为一项新技术,脑机接口需要政策的规范。今年1月,工业和信息化部等七部门联合印发《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,公布了未来产业十大创新标志性产品,“脑机接口”位列其中。意见明确要“突破脑机融合、类脑芯片、大脑计算神经模型等关键技术和核心器件,研制一批易用安全的脑机接口产品,鼓励探索在医疗康复、无人驾驶、虚拟现实等典型领域的应用”,这为脑机接口的发展指明了方向。2月,国家科技伦理委员会人工智能伦理分委员会研究编制了《脑机接口研究伦理指引》,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”。
千年前,李商隐写下“身无彩凤双飞翼,心有灵犀一点通”。如今,脑机接口正在连接大脑与万物,突破身体的限制,将“心有灵犀”的边界拓展至无限。
-
上一篇
-
下一篇
相关推荐
黑龙江饶河再现野生东北虎足迹
四川内江市市中区发生3.2级地震 震源深度10千米
海南将迎来春节前出岛车客高峰 各港口出岛秩序总体平稳
(新春走基层)“喜迎全运会 瑞蛇贺新春”新春庙会在广州举行
羊角把、牛角、十字扣,春运涨知识→小设计大用途
岁暮冰嬉 寒尽春生 这些“速度与激情”谁看了不想玩一把?
“家门口能挣钱,好日子有盼头”(新春走基层)
国家中医药局:九成以上三级妇幼保健院设置中医类临床科室
湖南零陵腊肉飘香年味浓 供销两旺助增收
春节临近 你的家乡举办哪些活动?一起来寻找年味儿→
新春走基层丨让每一盏车灯都安然明亮 他们是“魔鬼风口”的风雪护路人
中国将386.7万家固定污染源纳入排污许可管理
- 最近发表
-
- 随机阅读
-
- 164万件!2023年中国发明专利申请量再创全球第一
- 韩国被强征劳工遗属对日企索赔诉讼二审胜诉
- 美国须正视国内毒品泛滥的顽疾
- 辽宁凌绥高速首座隧道贯通
- 中拉合作新动能:以数字经济共绘丝路画卷
- 上海:边检开启“绿色通道”紧急救助受伤外籍船员
- 探访北京高考评卷现场:一份试卷分数如何“出炉”?
- 青海将留守和流动儿童纳入困境儿童心理健康关爱对象
- 贵州一网点开出双色球6.8亿巨奖
- 中新健康|“老寒腿”怎么防?建议做到四个“早”!
- CNNIC:农村网民是数字消费潜在力量
- 秦岚:为角色的喜怒哀乐注入温柔底色
- 和评理丨美涉疆报告一派胡言 中国反制有理有据
- 广西深化与东盟金融开放合作 推进数字人民币试点
- 印尼防长与佐科长子正式登记竞选正副总统
- 遇见福建:千年古村花灯俏 热闹欢庆祥和景
- “奋进中国 大江澎湃”全网主题宣传活动在武汉启动
- 多措并举活跃并购重组市场 上交所努力打通政策落地“最后一公里”
- 长江中下游预报超警幅度增加 长江水利委员会会商优化三峡调度方案
- 日韩外长通电话 系尹锡悦被弹劾后首次
- 热门推荐
-
- 切勿迷信海外“网红神药” 注意海淘药品安全风险
- 特朗普赴“毒列车”事发地秀支持 欲与拜登对比
- 杭州西湖游船推限定版太子湾“爱如繁花”水上专线
- 旅韩大熊猫“华妮”喜诞双胞胎
- 农业银行正式发布手机银行9.0版
- 上海:实现生活垃圾全量无害化处理
- 广东发力海洋经济 再造“海上新广东”
- 涉及琼粤桂云等省份,防御台风“摩羯”两部门最新部署
- 新疆昌吉市产业发展“蹚出新路子”为乡村振兴增添“新活力”
- 2023海峡两岸青年创新创业大赛正式启动报名
- 汉字蕴含的文化向心力——汉字与早期国家的形成和统一
- 新疆墨玉:玉米馕打出乡村幸福味
- 文旅部:持续推进文化和旅游领域知识产权保护工作
- 广东“护松2024”行动查办案件37宗
- 中新真探:加钙牙膏能为牙齿补钙?
- 商务部新闻发言人就国内有关芯片产业反映自美进口成熟制程芯片低价冲击国内市场事答记者问
- 跨越千里“山海情” 浙江海宁助四川黑水开拓致富新渠道
- 宋人衣服长啥样?浙江团队数字再现“宋服之冠”
- 菲律宾29名“邦萨摩洛伊斯兰自由战士组织”武装分子投降
- 九元航空开通广州至河内直飞航线