脑机接口植入或非植入?科普头条

在脸书关于2019年的预言中,希望创建一个能让人们将自己的意识直接变成文本的系统,速度为每分钟100个单词。

而就在不久前,美国斯坦福大学两位教授,成功实现了世界上首次通过脑机接口完成的快速精准字符输入:他们让3名受试瘫痪者,通过想象在电脑屏幕上输入了心中想说的话,其中一人甚至可以在1分钟之内平均输入约8个单词。

脑机接口也称大脑端口或脑机融合感知,是把大脑神经信号与外部机械直接交互起来的技术,分为单向脑机接口(计算机或者接受大脑传来的命令,或者发送信号到大脑,但不能同时发送和接收信号)和双向脑机接口(允许大脑和外部设备之间进行双向信息交换,就像人的大脑既发出行动指令,又能感受身体各部位传达到大脑的感觉)。

脑机接口最初于20世纪70年代提出,目的是帮助四肢残疾和脊髓受损的人重新行走或重新支配上肢,以完成各种生理功能。在探索中,脑机接口已经出现了两种路径:一是植入式(侵入式),二是感应式(非植入式或非侵入式)。现在,这两种形式都获得了初步成功。

植入式:

在大脑皮质区植入微小芯片

植入式脑机接口是最早获得研究突破的,也就是在大脑的特定皮质区植入微小的芯片(电极),以收集大脑的生物电流(电信号),并破译这种信息,转换成计算机指令,指挥机械手或腿,帮助残疾人行动和完成动作,如拿勺子吃饭。

2006年,科切瓦尔遭遇自行车事故,之后他的身体自肩膀以下瘫痪,这是因为脊髓受损导致的,来自大脑的信号无法传递给肌肉,他既不能行走,手臂又不能做动作。为了帮助科切瓦尔,研究人员通过手术将两个微型芯片植入科切瓦尔的大脑,以收集其大脑控制手部活动区域的神经元发出的信号。

芯片通过外部电缆与一台计算机连接,由此芯片收集的大脑信号可传递到计算机,后者再向他的手臂和手部肌肉上的电极发送指令。通过几年的练习,科切瓦尔可以指挥自己的手拿着吸管喝咖啡,还可以自己用叉子吃土豆泥、通心粉和奶酪。

另一方面,这种脑机接口还可以采用指挥机械臂的方式帮助残疾人。由于科切瓦尔长期瘫痪,其肩膀不够强壮,无法抬起手臂,医生也帮他安装了一个机械手臂以提供额外的帮助。也就是说,大脑指挥手臂的指令也可以传到机械臂,让机械臂做出动作,如吃饭、喝水等。

植入式脑机接口还可以帮助残疾人进行写作。荷兰乌特勒支大学医学院神经科学家尼克·拉姆齐的团队,为一名2008年被确诊患有肌萎缩侧索硬化症的女病人布瑞金植入一种特制芯片,已经帮助她能自由写作了。

布瑞金的大脑皮质运动区被植入了两个电极,一个安装在大脑中负责右手运动的位置,另一个则安装在发出动作指令的区域。这些电极同时连接着安装在布瑞金胸部的一个发射器(与起搏器大小一样),发射器可以与她面前的计算机屏幕进行无线通信。当布瑞金注视屏幕时,会看到虚拟键盘上有一个可移动的光标,光标移动到她想选择的字母上时,她必须想象右手点击了那个字母。电极会收集这些信号,传递到发射器,然后传递到计算机和屏幕上。经过六个月的训练,布瑞金就能正常使用这套脑机接口系统,打字正确率达到95%。

非植入式:

在头部佩戴EEG帽子

无创脑机接口就是不对大脑进行手术植入微芯片,而是代之以在头部佩戴一个包含多个电极的脑电图扫描仪(EEG)帽子,收集并记录头部产生的微弱的生物电信号,然后放大这些电信号。随后,这些信号会被输入一台计算机,通过先进的信号处理技术和机器学习算法,将记录下来的这些“思维信号”转化为行动。

此前,英国理论物理学家霍金使用的轮椅,就装备了类似的非植入式的EEG帽子,可以收集霍金的大脑生物电流信号,并解读其指令,指挥霍金眼部肌肉进行眨眼,每一次眨眼都应对一个字母,通过多次组合,电脑能写出霍金想要写下的词语,因此这个过程很慢。

现在,美国明尼苏达大学的何兵(音译)团队发展和深化了这项技术。此前,大脑神经科学的研究人员都知道,大脑皮质的运动中枢会发出一种μ电波(μ律动,约10Hz振荡),这是人清醒时脑电图中呈现的一种快速活动电波,也是指挥人行动或运动的一种指令。同时,通过磁共振成像和EEG成像技术发现,人在大脑想象运动(虚拟运动)产生的脑电波跟实际运动产生的脑电波十分类似。

在此基础上,何兵团队让志愿者戴上EEG帽子,以提取大脑想象运动时的同步或去同步信号,然后训练计算机对人脑的状态(意图)进行分类,并将控制信号发送至机械臂,看看能否让机械臂产生实际运动。

有13名健康者头戴EEG帽完成了试验,其中有7名女性,平均年龄为27.3岁。他们都学会了利用意念(虚拟运动)来控制机械臂在空中活动,以抓取物体。所有志愿者控制机械臂从货架上抓取物体的成功率都在80%以上,同时把物体放回到货架上的成功率稍低一些,只超过70%。

头戴EEG帽的本质与植入式脑机接口只是采集大脑信号的方式不同,但有共同的机理,即采集和解读人脑的生物电信号。当人类运动或者想象运动的时候,大脑皮质运动中枢的神经元会被激活,产生微弱的电流。同时,人在想象做出不同的动作时,会激活各种不同的神经元组合。这些神经信号就可以被植入的电极芯片和EEG帽收集和放大,并输送到计算机,计算机经过解析,发出指令,让机械臂运动。

科学伦理

侵犯隐私思想?

同样面临的伦理难题

脑机接口发展到今天有更新、更宏伟的目标:一些科技巨头设想,让脑机接口应用于正常人,并且分成了两个流派,即植入式和非植入式,前者以特斯拉CEO埃隆·马斯克为代表,后者以脸书创始人扎克伯格为代表。

马斯克的脑机接口采用的是向大脑植入芯片的方式,名称就叫神经连接,但是,在对大脑植入多少电极方面首先存在问题,目前最多能做到用两百个电极控制几百个神经元,但他们的目标是控制一百万个。不过,除了手术(开颅)外,如何采用其他更平和的方式植入,以及避免排异反应和对接无线神经信号接收和破译方面,还有很多问题要解决。

扎克伯格的非植入式脑机接口设计是,使用传感器,如EEG帽激活大脑皮质的语言中心并收集该中枢的生物电信号,当人想要说话时,大脑的这部分区域会活跃起来,并把词语组合起来,准备就绪后便会说出来。非植入性脑机接口就是采集大脑的这种语言信号,输送给计算机,让计算机解码后说出话来,或记录下大脑的想法,这将比人说话所获得的信息多得多。

这两种脑机接口除了路径不同,原理是一样的。但是,非植入式比植入式更安全,反过来,植入式收集的大脑信号比非植入式更为强烈和明确,因此二者都有利有弊,由此也形成了竞争。不过,最重要的是,如果要对正常人应用脑机接口,在技术和伦理上都需要克服巨大的难题。

通过探索,人类会慢慢弄清自己大脑的各种电信号是什么含义,但接下来会面临一连串的伦理和法律问题。其中,最基本的问题是,如果有人凭借这种脑机接口提前知道人们的想法,侵犯人的思想隐私时该怎么办?

THE END
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2.重大突破!马斯克宣布首例人类大脑芯片植入重大突破!马斯克宣布首例人类大脑芯片植入 马斯克的脑机接口有新消息! 美国知名企业家埃隆·马斯克1月29日表示,他旗下的脑机接口公司Neuralink28日进行了首例脑机接口设备人体移植,移植者目前恢复良好。马斯克表示,这款产品的首批使用者将是失去四肢功能的人。https://www.meipian.cn/50jcasaf
3.马斯克:预计6个月后进行大脑芯片的人体试验,愿意给自己孩子植入在演示视频中,Neuralink公司表示,他们成功在这只名为“Pager”的9岁猕猴的大脑里植入了N1 Link脑芯片,让2000多个电极分布在“Pager”大脑的运动皮层区域。Neuralink公司工作人员指出,“它学会了与电脑互动,用吸管送来美味的香蕉冰沙。” 2021年12月,马斯克在推特上发文称,2022年能在人类身上使用Neuralink的脑机接口装置...https://m.icspec.com/pages/detail/detail?id=2110871
1.未来人脑植入芯片会实现么未来是否会有大量人植入芯片未来人脑植入芯片的实现是有可能的,但这种实现将取决于许多因素,包括技术发展的速度、伦理和法律的考量以及社会接受度等。 首先,从技术角度来看,脑机接口技术已经在一些实验和研究项目中得到了验证,例如马斯克的Neuralink公司就致力于开发这种技术,并且已经进行了初步的人体实验。这表明我们已经在理解大脑如何产生和传递信息...https://blog.csdn.net/weixin_57010826/article/details/138646981
2.将芯片植入大脑治病?科幻嘲正走进现实将芯片植入大脑治病?科幻场景正走进现实 颇具科幻色彩的“脑机接口”,最近有点“火”—— 在瑞士,它帮助下半身瘫痪的患者恢复了自主行走能力;在美国,它让因瘫痪无法清晰发声的人时隔18年再次“开口说话”;在中国,在人脑中植入脑机接口用于治疗抑郁症的案例引发广泛关注。https://news.southcn.com/node_179d29f1ce/4f68ee2868.shtml
3.人类首次植入脑机接口芯片《黑客帝国》成为现实?时隔不久,首都医科大学宣武医院团队与清华大学医学院团队,也共同对外宣布,脑机接口取得阶段性进展,全球首例接受植入式硬膜外电极脑机接口辅助治疗的四肢截瘫患者,实现了自主脑控喝水。 这表明,脑机接口已经取得了不小的进步,很多网友甚至开始担心会有《黑客帝国》《攻壳机动队》中,黑客借助脑机接口控制别人的事情发生。http://kx.changsha.gov.cn/cskp/bl/202407/t20240702_11484355.html
4.人类大脑即将植入芯片?脑机接口设备已成功植入猪脑PP视频为您提供人类大脑即将植入芯片?脑机接口设备已成功植入猪脑高清视频在线观看,人类大脑即将植入芯片?脑机接口设备已成功植入猪脑主要内容:https://v.pptv.com/show/aGiawPaULe7kcmgI.html
5.马斯克:到2026年,Neuralink将为超过1000名患者植入脑机芯片IT之家7 月 12 日消息,亿万富翁马斯克创立的脑机接口公司 Neuralink 对未来有着雄心勃勃的计划。11 日傍晚,马斯克在自家的 X(推特)平台发文宣布,目标是到 2026 年,为超过 1000 名患者植入脑机芯片,这是可行的。 据悉,第一位植入 Neuralink 脑机芯片的人类患者 Noland Arbaugh 曾公开表示,这项技术改变了自己的...https://www.ithome.com/0/781/485.htm
6.马斯克“官宣”脑机接口招募!芯片植入大脑,明年启动人体实验,费用...芯片植入大脑,明年启动人体实验,费用约10500美元 计划在 2024 年进行11例手术 科幻照进现实又进一步,马斯克再传来大消息。 这次不是火箭、AI大模型,而是脑机接口新进展。 当地时间周二,马斯克在X平台表示,旗下脑机接口公司Neuralink正在研发一种视觉芯片,该芯片可帮助视觉障碍人群重见光明,并将在几年内准备就绪。https://www.gelonghui.com/p/662278
7.脑机接口BCI也被称为脑机接口,是植入大脑组织的芯片,可在大脑与计算机和机械肢体等外部设备之间提供直接通信。BCI绕过了用于不同任务(例如视觉、运动和语音)的传统通信渠道,将大脑的电活动与外部世界联系起来,增强人类与物理环境交互的能力。BCI 提供了一种非肌肉通信渠道,有助于获取、操纵、分析和翻译脑信号,以控制外部设备...https://www.haodf.com/neirong/wenzhang/9393578621.html
8.把芯片植入大脑这个技术是好是坏(人脑芯片)把芯片植入大脑 这个技术是好是坏(人脑芯片) 一旦在人类大脑中注入芯片,可能就会把人变成机器人。在前些年马斯克这个科学狂人曾经做出过一个假设,就是在未来几年将会尝试把芯片注入到人脑当中。到时候就可以让这个人博古通今,并且过目不忘,除此之外,还可以通过大脑来控制屏幕以及控制手机,利用自己的意念就可以做到...https://mip.tanmizhi.com/html/96949.html
9.陶虎:脑机接口近可治渐冻人,远可憧憬“人体冬眠”讲堂163以马斯克为代表,尝试用集成电路技术做脑机接口,目前已成为前沿探索的一个热门研究方向。集成电路最大的优势是集成度高,可以在极小空间集成大规模神经电极,并进一步把电极、芯片、电池、天线都集成在一个微系统里。这就是为什么在很多前沿脑机接口开发中用这条路线的人越来越多。 http://wenhui.whb.cn/zhuzhan/jtxw/20230831/537179.html