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著名物理学家霍金生前是一位“渐冻症”患者,虽然依靠手指和眼角肌肉的微弱动作也能表达意愿,但随着脑机接口技术的发展,包括“渐冻症”在内的患有脑损伤、癫痫、瘫痪、抑郁、失眠等患者,都将大幅提升生活质量。
近日,来自澳大利亚墨尔本大学血管仿生实验室的 Thomas J Oxley 教授带领的研究团队及其合作者,通过静脉植入脑机接口(无需开颅),将 ALS 患者的大脑和电脑进行连接,直接通过患者大脑控制电脑。并且在经过培训后,两位患者可以自己以每分钟 20 个字左右的速度进行网络聊天。此外,网络购物和网络理财也都可以独立完成。
由此可见脑机接口的重要性以及优势性,它正在成为残疾人正常生活的希望。
脑机接口,是近年来神经科学最前沿的研究领域,通过为人(或动物)建立与外部设备进行信息传输的通路,可以实现人类意识的实时传输,并利用机器学习技术,将脑电波信号与其对应的动作反应建立映射关系,让人类意识在机器上得以翻译。
那么,脑机接口到底是如何实现的呢?
大脑是由近1000亿个神经元构成的,这些神经元进行信息的接收、处理和转发,它们通过级联方式形成了通讯网络,然后这些网络交联,就可以实现复杂信息的处理。
如果要获取这些神经元传递的信息,就需要在大脑内放置很多传感器来监听这些神经元的活动。经过研究发现,它放得离神经元越近,我们获得的信息的清晰度就越高。
马斯克的Neuralink公司,就采用了这种高清的模式。如果那个电极能够贴在神经元上面,这样不但能够清晰地读取神经元的信息,而且还能把信息写给神经元,希望未来能够实现。
这也是大家常说的“侵入式”脑机接口了。在美国,如果单从大学实验室来看,大概有60%左右是做侵入式的,非侵入的达到40%左右。两种形式各有利弊,但目前最主要的问题还是如何正确解析大脑给出的信号。
皮质、神经元、神经元细胞体、胶质细胞、电压、血管······弄清楚这些概念之间的关系就会耗费很多精力,更别提以亿为单位的神经元与以万立方毫米为单位的皮质之间错综复杂的工作原理了。
有媒体报道称,BCI技术工程师们如果要做到对于大脑信号进行极为精准的捕捉或反馈,就需要在这一立方毫米区域里面捕捉特定的一些神经元细胞体发出的信号,或者刺激某些特定的细胞体发出工程师需要的信号,足见其难度之高。
但对于人类来讲,从1924年汉斯医生发现脑电波,到1969年埃伯哈德将猴子大脑中的一个神经元接到仪表盘,再到2020年脑机交互包括Neuralink、浙江大学等公司研究机构实现脑机接口的医疗应用,在不到100年的时间里,就能突破到实际应用,真的是集成了人类的巨大智慧。
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