一项发表在《自然·神经科学》杂志上的研究展示了脑机接口技术的最新进展,美国麻省总医院与哈佛大学医学院的研究人员成功让四肢瘫痪患者通过意念在虚拟键盘上打字。该系统能够以每分钟110个字符的速度输入,错误率仅为1.6%,达到了健全人智能手机打字速度的81%。这项突破为肌萎缩侧索硬化症(渐冻症)和高位截瘫等患者提供了更有效的沟通方式,同时也标志着脑机接口技术从实验室走向临床应用的关键一步。
这项技术的核心在于在大脑与外部设备之间建立直接的通信通路,从而绕过受损的神经和肌肉。以往的研究尝试通过解码大脑发声意图来合成语音或识别书写动作,但这些方法存在速度慢、错误率高或对患者残余运动能力有特定要求等局限性。
研究团队选择以人们熟悉的键盘打字为切入点。他们让两名患有肌萎缩侧索硬化症和颈椎脊髓损伤导致瘫痪的患者,在脑海中模拟用手指敲击键盘的动作。植入大脑运动皮层的微型电极捕捉到这些神经信号,并通过深度神经网络模型将其转化为屏幕上的文字。该系统只需30句的练习即可完成校准,具备“即学即用”的特点,为融入日常生活提供了可能。
这项研究只是脑机接口技术全球发展的一个缩影。在重症医疗领域,植入式设备正帮助患者重建与外界的联系。例如,瑞士洛桑联邦理工学院的团队开发了植入式“电子桥梁”,帮助脊髓损伤患者恢复行走能力;Neuralink公司已验证了其设备能让受试者用意念控制鼠标和玩游戏;中国清华大学的“NEO”侵入式脑机接口则帮助瘫痪患者实现了脑控抓握。在非植入领域,技术也在快速进步。澳大利亚悉尼科技大学的研究人员利用无创多通道脑电技术实现了意念语言的解码输出;中国科学院自动化研究所的“SignBrain”设备则实现了闭眼想象打字。脑机接口技术目前已能解码运动、语言和文字信息,未来有望解码图像、音乐甚至思维过程等更复杂的内容。
尽管如此,脑机接口技术在从实验室走向实际应用的过程中仍面临挑战。植入式设备的长期生物相容性、无创技术的信号解码精度,以及实现更自然的“双向交互”(包括向大脑写入触觉等感知信息)是亟待解决的问题。此外,设备的轻便化、可穿戴性、“即戴即用”的便捷性,以及降低手术创伤也是需要考虑的方面。更重要的是,随着大脑信号的可读性增强,如何保护个人“思维隐私”和神经数据安全,是技术发展必须同步应对的伦理议题。
随着微创、无创、可穿戴及双向闭环技术的不断成熟,脑机接口将从“功能的重建”发展到“潜能的拓展”,最终实现人机共融的“脑机智能体”。其潜力巨大,可用于辅助失语患者恢复表达、为截肢者配备智能假肢、解码重构人脑的认知功能,并发展脑机融合智能。当“心想事成”成为现实,人机深度融合的新时代正加速到来。
(作者为中国科学院自动化研究所研究员)
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Kristen
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