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脑机接口与虚拟世界：脑后插管，不一定都是《黑客帝国》

百家 作者：新智元 2022-01-13 14:09:17


  新智元报道  

编辑：David、时光

【新智元导读】近日，布朗大学神经科学实验室的机械臂实在太赞了，给身体障碍者成功喂咖啡。在人脑中植入芯片，以脑机结合的方式控制人脑，已从科幻走进了现实。

在人脑中植入芯片，以脑机结合的方式控制人脑，已从科幻走进了现实。
 
近日，布朗大学神经科学实验室展示了这样一幅画面：
 
一位瘫痪的、不能说话的患者，安装上一个名为BrainGate的系统。系统包括一个植入运动皮层的微小电极阵列，一个在头顶悠然自得的插头，一个鞋盒大小的信号放大器，以及一台装有患者神经信号解码软件的计算机。
 
患者试图用机械臂拿起一瓶咖啡，她手握住瓶身，送至嘴边，并从吸管里喝了一口。
 
 
 
目前，在人脑中植入芯片，以脑机结合的方式控制人脑，已从科幻走进了现实。
 

脑机结合，从科幻到现实


过去20年，可植入治疗设备在全球得到了很好普及，人工膝盖、人工起搏器均得到了较为普遍的应用。
 
 
那些行动不便的人，通过倾听和理解大脑语言，机器帮助障碍者实现行动自由。
 
以帕金森患者为例，这个起搏器一样的装置会输出电流，电流会阻断该区域的异常神经活动，让患者的手停止颤抖。
 
 
目前，人机结合主要经历了三个阶段：
 
第一个阶段是通过刺激患者的身体障碍部位，让障碍部位可以活动；
 
第二个阶段是将信号传递给机械臂，让机械臂实现活动，如机械臂咖啡；
 
第三个阶段是人与电脑的直接沟通，让意念转化为行动，如意念打字。
 
当下，人机结合的研究处于第三阶段，科学家们正致力于实现人脑的直接交流。
 
未来，不止是电流刺激，还包括光学刺激。
 
可读取患者大脑信号的电极阵列
 
设备植入大脑，就像在果冻上安装一幅画，肉体的”脆弱“有些不堪：
 
——“脑洞大开”留下的伤口使患者容易受到感染；
 
——电极阵列不可避免地造成脑组织损伤，它像一百根头发丝组成，从大脑伸出来；
 
——每一次晃动电极都有可能撕裂连接，与原来的神经元失去联系。
 
电极阵列像一百根头发丝组成，植入大脑
 
另外，研究人员可能会花几个月时间训练特定的细胞，但这些细胞最终会死亡。
 
最终，患者身体的防御系统会自动关闭该实验。
 
随着时间的推移，电极周围形成疤痕组织，将它们与邻近的神经元隔离开来，使它们失去作用。

 

脑机结合的原理——解码算法


研究人员通过芯片收集这些人脑信号，并对其进行实时的数学计算，就像手机和电脑的工作原理一样，我们称这个过程为：解码算法。
 
解码算法可以在定制的硅芯片上运行，因为它能耗极低，这不仅有助于延长植入装置的电池寿命，同时意味着不用担心电池过热的问题，芯片可以读取并使用这些信号，继续传递信号。
 
脑机接口的原理就是，在某种程度上让脑信号与计算机信号互动，当一个神经元想和另一个神经元沟通时，会发出一种叫做动作电位的微弱电子脉冲。
 
研究人员必须搞懂的一个神经科学问题就是，不同的信号是在人脑的什么部位被编码的，以及如何被编码的。
 
以人工视网膜为例，它能帮助失明的人重建光明，可能是目前最成功的神经假体。
 
人工视网膜植入患者眼中，就像镜头一样采光，将光信息转化成电刺激信号，重建视力。
 
脑机接口的作用，是读取一个人的神经活动，并用它来驱动机器。
 
让大脑神经活动转化为实际动作，这项技术能切实改善身体障碍者的生活。
 

人脑与机器结合，谁将掌握主导权？


大脑「掌控一切」的满足感还将存在吗？
 
如果，患者通过脑机接口控制的是机器，那么，当人脑与机器结合之后，谁将掌握主导权？
 
失去对身体的控制，将是一个人所能遭遇的最残酷的经历之一。
 
这种残酷不仅是身体的，而且是心理的。、
 
 
大脑的存在是为了感知世界、做出预测、控制世界。大脑中存在一套电化学奖励系统，带给身体很大的「满足感」。
 
也就是说，当身体失去了这种感知，整个人的满足感也消失了。
 
在脑机接口对神经信号的转换和翻译中，有些信息可能会丢失。目前，研究人员尚未有任何有效方式介入「意识」和机器之间的对话。
 
科学家们很难听到这些对话，他们看到的是杯子被拿起了，患者成功喝到了咖啡，实验圆满成功。
 
1999年，著名科幻电影《黑客帝国》描绘了「脑后插管」的虚拟世界：Matrix。
 
 
如今，这些电影画面已经变成了生活场景。
 
技术给人类带来了很大福音，也恐怕会制造一些问题。
 
如果出现了问题，谁将承担责任呢？
 
关于人机结合的更多细节，还有待进一步的探索。


参考资料：


https://www.wired.com/story/when-mind-melds-machine-whos-in-control-brain-computer-interface/

https://www.youtube.com/watch?v=ogBX18maUiM

https://thenextweb.com/news/how-brain-computers-could-make-the-matrix-real

https://v.qq.com/x/cover/mzc002005gp6ycf/p3313qoy2td.html



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