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脑机接口，以实现信息的直接交换

时间：2021-07-02 20:16:27 来源：

文/陈根

脑机接口技术(Brain Computer Interface,BCI),在1976年由加州大学洛杉矶分校的雅克·维 达尔(Jacques J． Vidal)提出。该技术简单来说,就是在大脑和外部机器之间构建接口和互联通路,以实现信息的直接交换。

具体来说,人体的所有体验和感觉都可以归结为神经元电信号的传导,而脑机接口则是通过一定的手段感知和检测大脑里神经元的电活动,并将其翻译转换成对外部机器的控制。或者反之将外部事件转换成电脉冲信号并传输回大脑,干预影响神经元的电活动,从而让主体获得相应的感觉和体验。

一个完整的脑机接口过程包括脑电信号采集、信息解码处理、再编码和反馈四个步骤,而在第一步的信息采集阶段,可以根据采集方式的不同将脑机接口技术分为侵入式和非侵入式两种。

脑机接口，以实现信息的直接交换

非侵入式是在人或动物大脑外部佩戴脑机接口设备,通过采集头皮脑电获取脑部信息,可用于简单的信号判断与反馈,或用于 VR、AR 游戏应用的基础手势控制;侵入式则可将脑机接口设备直接植入到人或动物大脑灰质或颅腔内,从而获取相对高频、准确的神经信号。

另外,其不仅能够通过读取脑电信号来控制外部设备,还能够通过精确的电流刺激让大脑产生特定感觉。虽然与非侵入式脑机接口相比,侵入式脑机接口实现难度较高,但更高频、高精度的信号传输奠定了其作为脑机接口终极实现方式的必要性。

脑机接口技术从用意识控制机械到信息读取和行为预测再到今年Neuralink 发布视频,展示大脑植入芯片的猴子通过意念打电子游戏,该技术在不停地带给人类惊喜。近日,其又有了新突破:约翰·霍普金斯大学的研究人员开发了在混合现实环境中,通过整合神经刺激来“感觉”虚拟物体的能力。

这项研究由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助,是神经增强行动(NEO)项目的一部分,旨在研究神经多路复用,例如大脑在多大程度上可以通过脑机接口完成感官和肌肉的感知,以及操作者能否用自己的手和感官与计算机进行交互,同时用大脑控制其他通道或维度等问题。

而通过神经刺激来感知虚拟物体的研究专注神经多路复用的极端版本,即让不同的信号进入大脑相同区域,让神经刺激混合现实成为同一部分,从而观察大脑的感觉运动区域如何成功地运作。

就目前成果而言,研究中增强视觉和听觉是可行的,但触摸方面还有待改进,而在嗅觉、味觉或本体感觉方面还无法获得。未来,研究人员希望通过直接的神经输入改变这一切。


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