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腦機接口:探尋大腦活動新解碼技術

微云疏影 ? 來源:綜合整理 ? 作者:綜合整理 ? 2024-02-25 15:50 ? 次閱讀

1. 腦機接口作為新型研究工具,為科研工作者提供了獨特視角破解人類大腦構造之謎,打破了傳統認知中的解剖假設;同時,這些研究也深入探討了腦機接口對大腦的潛在影響及其性能提升策略。

2. 借助腦機接口(BCI)技術,癱瘓者可操控移動機械肢體乃至操縱能言頭像,甚至實現暢快無阻地打字等正常生理功能。

3. 腦機接口(Brain-Computer Interface,BCI)是連接大腦與機器的橋梁,其能直接接收并解讀大腦發出的神經電信號,進而轉化成操作指令向外傳輸。

4. 據最新研究,2月20日,英國知名學術期刊《自然》(Nature)特別報道了未來腦機接口的發展趨勢及潛在影響力。研究強調,腦機接口不僅改變了我們看待大腦的視角,也刷新了我們對大腦各區域間界限與功能的固有看法。

5. 來自美國斯坦福大學(Stanford University)的神經科學家法瑞克·威爾萊特(Frank Willett)表示,采用腦機接口技術,科學家得以實時記錄大腦中多個區域的單個神經元活動狀況,這在過去是無法達成的,而這種記錄對于洞察大腦運作機理顯得至關重要。

6. 美國加州大學(University of California)的神經外科專家愛德華·張(Edward Chang)補充道,除了短期活動記錄,腦機接口還具備長時間內精準測量神經元活動的優勢,這極大提高了科學家們對如腦部可塑性的長時程現象的研究進展。

7. 然而,與教科書上劃分清晰的大腦區域觀念不太相符的是,腦機接口的紀錄顯示,現實情況往往更為錯綜復雜。

8. 舉例來說,2023年,威爾萊特領銜的科研團隊為一位身患運動神經元疾病(肌萎縮側索硬化癥,ALS,又稱“漸凍癥”)的病人實行了腦機接口手術,以期激發自主產生語音的潛能。根據預想設計,神經元應能按區域分工,各自負責特定區域的肌肉收縮,但實際上結果出乎意外。研究發現,實際情況更接近混雜狀態。威爾萊特用“混亂”來形容這個謎。

荷蘭烏德勒支大學醫學研究院神經學家尼克·拉姆齊亦注意到此情況。其試驗將腦機接口置于腦部與手部動作相關區域。通常來說,行為活動由大腦左右半球進行協作:左半球控制右側肢體運動,反之亦然。然而,此項實驗令人意外的是,受試者試圖用右手時,位于左半球的電極引發出不是只有右手的信號,竟然還能接收到左手的信號。對此,尼克·拉姆齊表示,正在探討此現象對運動功能的重要性。

除此以外,腦機接口技術令研究者們得以深入探索大腦思考與想象力的神經機制。荷蘭馬斯特里赫特大學神經科學學者克里斯蒂安·赫弗研發了一款腦機接口植入設備,可即時產生參與者低語或似動非動時的言語。赫弗解釋道,在低語或心理構詞階段,腦機接口設備獲得的腦波信號與實際發聲時相似。

他指出這一基于想象及無聲表達的新交流方式,“不僅提高了通過腦機接口進行臨床對話的可能性,即便身體無法提供物理回應,但癱瘓患者仍具備言語或運動程序能力。進而,我們可深化對大腦可塑性的認識,更清晰地理解神經通路的改良程度。”

實踐領域的先行者無疑是特斯拉CEO伊隆·馬斯克。2月20日的Spaces直播中,馬斯克透露其腦機接口公司Neuralink的首位人類試驗者“狀況良好,未見副作用,僅憑思考就能實現鼠標在計算機屏幕上的操控”。他表示,Neuralink正在努力訓練試驗者進行更多的鼠標單擊操作。

馬斯克期待使用者借助思想指揮計算機,“幻想一下霍金的打字速度超越專業錄入者——這便是我們追求的目標。”他提到 Neuralink 的第一代產品 Telepathy 時說道。

美國布朗大學腦機接口杰出專家約翰·唐納休在接受《Scientific American》采訪時指出,當前困擾恢復感官輸入(如視力)的主要挑戰為采用電子刺激驅動大腦,這于僅記錄單細胞神經活動相異。他補充說,尚未有充足的證據顯示現有的神經植入設備可構建感官系統。

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