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脑机接口:探寻大脑活动新解码技术

微云疏影 来源:综合整理 作者:综合整理 2024-02-25 15:50 次阅读

1. 脑机接口作为新型研究工具,为科研工作者提供了独特视角破解人类大脑构造之谜,打破了传统认知中的解剖假设;同时,这些研究也深入探讨了脑机接口对大脑的潜在影响及其性能提升策略。

2. 借助脑机接口(BCI)技术,瘫痪者可操控移动机械肢体乃至操纵能言头像,甚至实现畅快无阻地打字等正常生理功能。

3. 脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)是连接大脑与机器的桥梁,其能直接接收并解读大脑发出的神经电信号,进而转化成操作指令向外传输。

4. 据最新研究,2月20日,英国知名学术期刊《自然》(Nature)特别报道了未来脑机接口的发展趋势及潜在影响力。研究强调,脑机接口不仅改变了我们看待大脑的视角,也刷新了我们对大脑各区域间界限与功能的固有看法。

5. 来自美国斯坦福大学(Stanford University)的神经科学家法瑞克·威尔莱特(Frank Willett)表示,采用脑机接口技术,科学家得以实时记录大脑中多个区域的单个神经元活动状况,这在过去是无法达成的,而这种记录对于洞察大脑运作机理显得至关重要。

6. 美国加州大学(University of California)的神经外科专家爱德华·张(Edward Chang)补充道,除了短期活动记录,脑机接口还具备长时间内精准测量神经元活动的优势,这极大提高了科学家们对如脑部可塑性的长时程现象的研究进展。

7. 然而,与教科书上划分清晰的大脑区域观念不太相符的是,脑机接口的纪录显示,现实情况往往更为错综复杂。

8. 举例来说,2023年,威尔莱特领衔的科研团队为一位身患运动神经元疾病(肌萎缩侧索硬化症,ALS,又称“渐冻症”)的病人实行了脑机接口手术,以期激发自主产生语音的潜能。根据预想设计,神经元应能按区域分工,各自负责特定区域的肌肉收缩,但实际上结果出乎意外。研究发现,实际情况更接近混杂状态。威尔莱特用“混乱”来形容这个谜。

荷兰乌德勒支大学医学研究院神经学家尼克·拉姆齐亦注意到此情况。其试验将脑机接口置于脑部与手部动作相关区域。通常来说,行为活动由大脑左右半球进行协作:左半球控制右侧肢体运动,反之亦然。然而,此项实验令人意外的是,受试者试图用右手时,位于左半球的电极引发出不是只有右手的信号,竟然还能接收到左手的信号。对此,尼克·拉姆齐表示,正在探讨此现象对运动功能的重要性。

除此以外,脑机接口技术令研究者们得以深入探索大脑思考与想象力的神经机制。荷兰马斯特里赫特大学神经科学学者克里斯蒂安·赫弗研发了一款脑机接口植入设备,可即时产生参与者低语或似动非动时的言语。赫弗解释道,在低语或心理构词阶段,脑机接口设备获得的脑波信号与实际发声时相似。

他指出这一基于想象及无声表达的新交流方式,“不仅提高了通过脑机接口进行临床对话的可能性,即便身体无法提供物理回应,但瘫痪患者仍具备言语或运动程序能力。进而,我们可深化对大脑可塑性的认识,更清晰地理解神经通路的改良程度。”

实践领域的先行者无疑是特斯拉CEO伊隆·马斯克。2月20日的Spaces直播中,马斯克透露其脑机接口公司Neuralink的首位人类试验者“状况良好,未见副作用,仅凭思考就能实现鼠标在计算机屏幕上的操控”。他表示,Neuralink正在努力训练试验者进行更多的鼠标单击操作。

马斯克期待使用者借助思想指挥计算机,“幻想一下霍金的打字速度超越专业录入者——这便是我们追求的目标。”他提到 Neuralink 的第一代产品 Telepathy 时说道。

美国布朗大学脑机接口杰出专家约翰·唐纳休在接受《Scientific American》采访时指出,当前困扰恢复感官输入(如视力)的主要挑战为采用电子刺激驱动大脑,这于仅记录单细胞神经活动相异。他补充说,尚未有充足的证据显示现有的神经植入设备可构建感官系统。

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