脑机接口正在“接入”现实

安因中风瘫痪，她使用脑机接口将大脑信号转化为虚拟人物的语言和动作。图片来源：《自然》网站

科技日报记者 张佳欣

在美国加州旧金山的一个实验室里，一位名叫安的来自加拿大的47岁女士坐在一个大屏幕前。屏幕上有一个看起来很像她的头像。当安想要说话时，这一“数字化身”会为她发声，而且使用的是她本人的声音。2005年，一次毁灭性的中风让安几乎完全瘫痪，此后失语18年。现在，借助脑机接口（BCI），安终于能开口“说话”了。

2022年，加州大学神经外科医生爱德华·张在安的大脑表面与说话相关的区域放置了253个电极。当安试图说话时，脑机接口便会拦截大脑信号，将其转化为单词、语音。该系统能以每分钟78个单词的速度将语音转换为文本，虽不及常规语音平均每分钟150个单词的速度，但相较之前的BCI技术已有很大进步。

这项研究发表在今年稍早时间的《自然》杂志上，是2023年多项激发人们对植入式BCI兴趣的研究之一。同时，该领域的其他公司也在取得长足进步。例如，由企业家埃隆·马斯克创立的神经技术公司Neuralink招募瘫痪患者参与其植入式BCI的首批试验。

两种脑读取技术

所有的脑读取技术，无论是植入式还是非植入式，都基于相同的基本原理：它们记录与语音或注意力等功能相关的神经活动，“翻译”该活动的含义，并使用它来控制外部设备，或者只是将其作为信息提供给用户。

植入式BCI比非植入式能记录更多信息丰富的大脑信号。大多数非植入式BCI是在头皮上放置电极，使用“脑电图”（EEG）方法检测穿过头骨的微小电场，这些电场反映出海量分布在大脑区域上的数百万神经元的平均放电情况。

发展中的植入式技术

许多公司都在开发植入式BCI并将其商业化。

黑岩神经科技、ParadRomics和Neuralink公司已开发出可穿透大脑皮层，并记录单个神经元信息的电极系统。这几家公司的接口是由数百个坚硬笔直的电极组成的网格，单个人体内可植入多个阵列。

到目前为止，Neuralink公司的植入装置由多条长而灵活的聚合物线组成。这些电极包含许多记录位点，比刚性电极阵列植入皮层更深。

相反，Synchron和精密神经科学公司研究的是放置于大脑表面的电极。Synchron的BCI装置只包含16个电极，与追求更大带宽的趋势相悖，其植入不需要神经外科手术，但低带宽导致该装置无法解码人的思想。

非植入式装置聚焦消费者

非植入式消费级头戴设备的开发商面临着一系列不同的障碍。《自然》网站指出，EEG存在的局限是无法解码使用者的想法，它更善于指示一个人的总体心理状态。

有几家公司研发了头带、耳机等脑电传感产品。这些产品可推动用户进入更深层次的冥想状态，或者帮助人们进入更专注、更有效率的状态。2022年，英国利物浦足球俱乐部宣布，德国神经科技公司Neuro11的产品能帮助球员在压力大的情况下保持冷静专注。

一些产品旨在直接操纵脑电波，希望改变用户的精神状态。英国Neudio初创公司使用一种算法记录用户的EEG，并实时生成合成音乐，旨在引导大脑活动，使人放松或集中注意力。其他公司也在使用类似的方法来改善睡眠质量。

与此同时，元宇宙平台公司和苹果公司已推出了包含眼动追踪技术在内的头戴式设备。今年7月，苹果获得了一项专利，可将脑电传感器集成到AIrPods耳机中。

伦理和法律问题不容忽视

随着读脑神经技术的加速发展，伦理学家和监管机构越来越多地质疑这些设备会带来的独特风险。

美国哥伦比亚大学神经科学家拉斐尔·尤斯特称，大脑是产生人类思想的器官，是身体的一部分，它应该是人类身份的庇护所。

《自然》网站指出，植入式医疗技术可能会产生伦理问题。例如，考虑到人工智能软件有助于将用户的大脑活动转化为决策，因此存在有关用户的权力和责任问题。关于非植入式设备，消费设备记录的脑电信号的质量仍然存在疑问。这些技术可能不仅仅意味着增强个人计算体验的新方法，同时提出了一个问题，即一个人的大脑数据，甚至是精神隐私，是否会被商业化。

目前，智利是世界上唯一立法保护神经权利的国家。此外，巴西、墨西哥、西班牙和澳大利亚政府正在讨论如何制定神经技术相关立法。

（来源：科技日报）