腦機接口，開啟“心靈感應”時期 /編號:KI171sk

2014-11-28 06:29 來源：http://www.sustainablelifeonearth.com/ 閱讀：次

腦機接口，開啟“心靈感應”時期

　　對此，洪波提醒說，光遺傳學可能供給無比有遠景的解決方式。斯坦福大學的研究職員在老鼠的運動神經(jīng)元中植入光敏感的綠藻基因，利用一束藍色光纜作開關就可以準確地控制老鼠的運動。顯然如果利用光控開關能精致控制每個細胞的活動，向大腦寫入信息可能就不再只是科幻世界的故事了。

　　“把信號寫入大腦，比從大腦讀守信號難得多”。只管艱苦，生物醫(yī)學工程學在這方面獲得了良多適用性進展。洪波列舉了人工耳蝸、帕金森腦起搏器在臨床上的利用。在人工耳蝸中，聲音經(jīng)過處置轉換成電脈沖信號，用來刺激大腦聽覺通路的最前端??耳蝸，使重大耳聾的人重獲聽的感到，甚至修復聽力。而帕金森腦起搏器通過脈沖電流刺激大腦中的負責活動穩(wěn)固性的核團，大幅改良帕金森的癥狀，如震顫、僵直、異動等，從而改善病人生涯狀況。

　　對比“腦運動圖譜”或能讀懂意識

　　洪波告知記者：“思維活動和腦電之間有直接的聯(lián)系，實際上可以說腦電是思維活動的物資表示形式，從腦電可以在一定水平上揣測出思維活動�！鳖愃朴谕ㄟ^基因“標號”得到基因圖譜，對腦電的標號，也許將會得到一張人類“腦活動圖譜”。

　　無創(chuàng)傷式腦機接口通過實時記錄和剖析頭皮腦電，解讀人的控制志愿，實現(xiàn)人腦對盤算機、家用電器、機器人等設備的直接掌握。神經(jīng)細胞的放電量從皮層經(jīng)由顱骨等傳到頭皮，只剩下多少十微伏，因而無創(chuàng)傷式采集到的信號辨別率較低。

　　顯然與其作“心靈控制”的無稽之談，不如享受腦機接口研究帶來的“心靈感應”，毋庸著手，只有想一下，即可心想事成。（陳明立）

　　科學家利用微弱信號放大安裝探測神經(jīng)細胞的活動，“這是難題的，就像在一個宏大的體育場外試圖只靠聽覺判斷出運動場內每個人的活動。”洪波形象地比方說。這樣得到的腦電是很多細胞活動的總和，直接看好像沒有任何意義，但是科學家通過龐雜的統(tǒng)計、發(fā)掘、分類算法，摸索出腦電數(shù)據(jù)中承載的大腦思維。

　　腦機接口：“心靈感應”的傳布通路

　　如果有人說他用意念可以讓球動起來，你相對不信任。而日前美國上市的一款新游戲，就是用意念讓球穿梭充滿阻礙的路線。另一端，在實驗室“嬌生慣養(yǎng)”的猴子，閑著雙手，卻在演出用意念控制假肢給本人喂食香蕉、花生的一幕。

　　洪波強調說，在畸形情形下，大腦時刻都在輸入和輸出信息，與外界存在做作通路，但在某些特別情況，例如高位截癱病人，他們與外界正常交流的通路被損壞了，要懂得他們、讓他們的生活有意思，就必需建破新的交換方式。這恰是腦機接口研討的初衷。最近布朗大學經(jīng)FDA同意將包含僅百個微電極的電極陣列植入一個高位截癱病人的體內，從而取得單個細胞活動的放電，在臨床上取得了顯明功效。有創(chuàng)傷式不僅存在手術沾染的危險，還輕易引發(fā)排異反響導致電極被細胞包裹而失去信號采集作用。

　　寫入信號比讀取難得多

　　如果可能樹立一張完全的腦活動圖譜，包括所有的大腦活動的模式，那么對咱們記載到的某個人甲的腦活動，通過和圖譜作比擬，就能夠得悉甲此刻的意識。假如需要讓第二個人乙曉得甲的意識，就須要將甲的腦信號的編碼或者其余情勢傳給乙的大腦皮層。而無論記載發(fā)送者甲的腦信號，仍是傳遞給吸收者乙，都需要將甲跟乙的大腦與外部裝備銜接起來構成發(fā)送或接受的通路，這就是腦機接口。

　　有創(chuàng)傷式：信號純凈但易感染

　　腦：“心靈感應”的發(fā)送器和接收器

　　在清華腦機接口實驗室，自愿者戴上只有四五個電極的電極帽，從若干相似“感覺冷”“想喝水”“要坐下”等簡單思維活動中隨機抉擇一個，計算機簡直可以立即判定出意愿者當前的意愿。如果將計算機的斷定作為控制命令傳給空調或機器人，就可以讓空調根據(jù)人的感覺主動調節(jié)溫度，讓機器人依據(jù)人的意愿端茶送水，真正開啟人機交互的智能時代。如果可以將解讀的意愿直接傳給其他人的大腦，就能實現(xiàn)“心有靈犀不點自通”，“無聲通話”規(guī)劃也就不再是設想。

　　腦電：“心靈感應”的載體

　　但是，目前腦機接口的研究還處于單向通路階段，即便反饋信息給大腦，個別也是為了讓應用者判斷外部設備的操作是否準確體現(xiàn)了其意志。那么是否實現(xiàn)“雙向交通”的腦機接口，即讀取大腦信息的同時也容許機器向大腦傳遞信息或者命令呢？在腦機接口中，大腦可以既是“發(fā)送器”又是“接收器”嗎？

　　在片子《阿凡達》中，化身阿凡達有一條長長的辮子，除了雅觀這條辮子還起著主要的鏈接作用。而實在生活中腦機接口臨時還沒有這么完善和灑脫，根據(jù)腦電信號的采集方式，分為有創(chuàng)傷式和無創(chuàng)傷式。

　　查究這些問題的癥結在于意識神經(jīng)信號和腦機接口，因此我們采訪了清華大學醫(yī)學院研究神經(jīng)信息解碼和腦機接口的洪波副教學，最近他所率領的團隊取得了應用聽覺皮層的活動信號辨認用戶思維的技巧打破。這項工作作為封面文章發(fā)表在美國《IEEE神經(jīng)體系與痊愈工程匯刊》上。

　　“刺激大腦皮層還不等于向大腦寫入信號，不會轉變大腦的思維”,清華總裁。洪波說明說，實際上目前對腦信號的認識還異常有限，腦機接口并沒有讀取人類意識，只是利用分類算法對腦電作分類，試圖劃分出腦電所代表的簡單的思維活動。而把思維寫入大腦，還需要建立思維活動與大腦皮層之間的映射關聯(lián)，尤其是留神、記憶、語言等高級認知活動，但是現(xiàn)階段人類對高級認知活動的大腦回路所知甚少。另外，假設發(fā)明了高級神經(jīng)活動與大腦皮層之間的映射關系，向大腦精確寫入信息還需要極其精細的定位，甚至精確控制單個細胞的活動。

　　人的大腦皮層約有1千億個神經(jīng)細胞。大腦時刻都在接收著來自外界和本身的刺激，這些刺激使得大腦皮層中一些區(qū)域的細胞活動加強，造成幾十毫伏的放電脈沖，但這些電脈沖傳到頭皮名義就只有幾十微伏的大小，十分幽微。

　　但目前，仿佛沒有人能夠靠意念生活。

　　腦電數(shù)據(jù)承載大腦思維

　　洪波說，如果讀取大腦思維的科學行程實現(xiàn)了非常之一，那么向大腦寫入信息的工作還不到百分之一。而且大腦有許多高等的、富有發(fā)明力的思維活動，借助腦機接口“感應”到的只是有限聚集的簡略思維活動，關于檢測和分析大腦新異的活動，還是神經(jīng)科學范疇的一個困難。更要害的是，向大腦傳遞信息不即是修正其思維活動，例如在大腦與外界接洽的天然通路中，大腦接收刺激信號引起的只是皮層的反映，并不等同于思維活動自身。洪波強調：“人的思維永遠是自在的，將來和當初一樣沒有人可以控制別人的意識。”

　　當冷天你覺得口渴,面前立刻呈現(xiàn)一杯熱飲,當你從室外回來想要上網(wǎng),電腦立刻自動啟動,當你想呼吸窗外的新穎空氣,窗子立刻翻開……這所有不必你命令，不用你操控，只要你想，意念就能實現(xiàn)。這是不是很像科幻？但這可能就是未來真正的智能時代。我們的心靈被感應，意念在霎時被兌現(xiàn)。

　　對于有創(chuàng)傷式腦機接口，采集神經(jīng)信號的電極植入到大腦皮層中，這樣得到的腦信號更為污濁，解碼正確度更高。目前這種方法重要用于高位截癱病人和動物試驗。

　　然而，近幾年越來越多的科學家投入“心靈感應”的研究，在幻想的藍圖中，不用按鍵、不用談話，僅靠大腦活動就能實現(xiàn)其所想。美國國防高級研究方案局（DARPA）啟動的“無聲通話”名目，投入400萬美元，致力于實現(xiàn)戰(zhàn)場上部隊內部依附腦信號到達準確而疾速的交流。那么科學研究領域的“腦電感應”是如何實現(xiàn)的呢？人類真能實現(xiàn)科幻世界中描寫的“心靈控制”嗎？

　　這在早些年代，必定會被以為是巫術，靠鮮為人知的陰謀擺弄“心靈把持”或者“心靈感應”的游戲。

起源：科技日報 2010 *** 10 *** 22

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　　科幻是不邊界的，迷信同樣永無盡頭。跟著腦機接口的一次次沖破，或者DARPA刻畫的“無聲通話”打算中存在“心靈感應”的超級戰(zhàn)隊行將出生。然而從“心靈感應”到“心靈控制”，兩字之差，間隔將會有多遠呢？

　　“心靈感應”會導致“心靈節(jié)制”嗎？

　　無創(chuàng)傷式：信號分辯率較低