陈天桥雒芊芊研究院|陈天桥雒芊芊研究院脑研究重大进展:脑电波预测行为( 二 )
第二,脑机接口具有恢复作用,它的输出可以恢复丧失的功能 。例如,中风患者在失去肢体控制能力后,也可通过脑机接口技术对患者大脑运动皮层进行训练,以帮助病人进行康复 。
第三,脑机接口也可以用于神经系统疾病治疗 。例如,帕金森病、特发性震颤、肌张力障碍等运动功能障碍疾病,可通过脑机接口调控特定神经活动,使患者恢复运动能力 。
第四,脑机接口在健康人身上的应用也很广泛 。伍冬睿表示,“脑机接口能帮助健康人实现机能的扩展 。在工程心理学领域,机动车驾驶员、飞行员、航空空中交通管制员等特殊作业岗位人员的认知负荷、疲劳程度等状态对于作业绩效、工作安全都十分重要 。在控制领域,除了手控方法之外,还能增加脑控方式,从而实现多模态控制 。在游戏娱乐领域,脑机接口为游戏玩家提供了独立于传统游戏控制方式之外的新的操作维度,丰富了游戏内涵并提升了游戏体验 。”
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图|虚拟现实技术(来源:Pixabay)
谈及脑机接口的方式,清华大学助理教授眭亚楠告诉 DeepTech:“脑机接口分为侵入式、非侵入式和微侵入式(半侵入式) 。侵入式脑机接口需要通过手术在中枢神经系统植入电极或芯片,这一方式能实现更精准的脑神经活动记录与调控 。但是,因为排异反应和可能的大脑损伤等风险,目前侵入式脑机接口系统在动物上应用较多,相关研究也多限于神经系统损伤和疾病患者等临床特殊群体 。”
“而非侵入式脑机接口无需动手术,直接从皮肤表面采集脑活动信号或进行神经调控,这一方式可避免因手术造成的脑损伤和感染,但获得的神经信号空间分辨率较低,也很难实现靶向神经调控 。微侵入式脑机接口仍需要打开颅骨植入电极,但是电极位置较浅,在大脑皮层硬膜之外,所以手术风险比侵入式要小 。” 眭亚楠补充道 。
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图丨脑机接口系统的信号来源和特征(来源:受访者)
据了解,陈天桥雒芊芊研究院能通过脑电波,预测被试者的下一步行动 。那么,脑机接口可以通过调控神经治疗精神类疾病吗?这是很多患者家属特别关心的问题 。
眭亚楠表示:“人类神经系统的结构和功能非常复杂,我们对大脑内部神经编码和解码程序的了解还很有限 。我们可以通过电磁神经调控技术,对抑郁症、强迫症、自闭症、创伤性应激障碍等疾病进行干预治疗 。超声脑机接口是一个重要的研究方向,目前离神经精神类疾病的临床治疗还有一定距离 。”
伍冬睿表示,无论是何种脑机接口应用,其当前可实现的性能距离人们在科幻作品中的设想,还有很长的路要走 。除了传感技术上的局限外,更关键的挑战在于人类对大脑工作机制的了解还十分有限 。
不过,随着近年来世界各国纷纷启动脑计划,如美国的 BRAIN Initiative、欧盟的 Human Brain Project、日本 Brain/Minds Project、中国脑计划(即脑科学与类脑科学研究)等,有望在不久的将来在脑研究方面取得突破性的进展,从而为脑机接口技术的进一步发展带来全新的机遇 。
脑研究的终极问题是死亡和永生:你听说过 “2045”计划吗?
《文学回忆录》中说:“太阳,将会冷却,地球在太阳系毁灭之前,就要出现冰河期,人类无法生存 。可是末日看来还远,教堂、博物馆、美术馆、图书馆,煞有介事,庄严肃穆,昔在今在永在的样子 —— 其实都是毁灭前的景观 。”
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