腦機接口與虛擬世界：腦后插管，不一定都是《黑客帝國》

新智元報道

編輯：David、時光

【新智元導(dǎo)讀】近日，布朗大學神經(jīng)科學實驗室的機械臂實在太贊了，給身體障礙者成功喂咖啡。在人腦中植入芯片，以腦機結(jié)合的方式控制人腦，已從科幻走進了現(xiàn)實。

在人腦中植入芯片，以腦機結(jié)合的方式控制人腦，已從科幻走進了現(xiàn)實。

近日，布朗大學神經(jīng)科學實驗室展示了這樣一幅畫面：

一位癱瘓的、不能說話的患者，安裝上一個名為BrainGate的系統(tǒng)。系統(tǒng)包括一個植入運動皮層的微小電極陣列，一個在頭頂悠然自得的插頭，一個鞋盒大小的信號放大器，以及一臺裝有患者神經(jīng)信號解碼軟件的計算機。

患者試圖用機械臂拿起一瓶咖啡，她手握住瓶身，送至嘴邊，并從吸管里喝了一口。

目前，在人腦中植入芯片，以腦機結(jié)合的方式控制人腦，已從科幻走進了現(xiàn)實。

腦機結(jié)合，從科幻到現(xiàn)實

過去20年，可植入治療設(shè)備在全球得到了很好普及，人工膝蓋、人工起搏器均得到了較為普遍的應(yīng)用。

那些行動不便的人，通過傾聽和理解大腦語言，機器幫助障礙者實現(xiàn)行動自由。

以帕金森患者為例，這個起搏器一樣的裝置會輸出電流，電流會阻斷該區(qū)域的異常神經(jīng)活動，讓患者的手停止顫抖。

目前，人機結(jié)合主要經(jīng)歷了三個階段：

第一個階段是通過刺激患者的身體障礙部位，讓障礙部位可以活動；

第二個階段是將信號傳遞給機械臂，讓機械臂實現(xiàn)活動，如機械臂咖啡；

第三個階段是人與電腦的直接溝通，讓意念轉(zhuǎn)化為行動，如意念打字。

當下，人機結(jié)合的研究處于第三階段，科學家們正致力于實現(xiàn)人腦的直接交流。

未來，不止是電流刺激，還包括光學刺激。

可讀取患者大腦信號的電極陣列

設(shè)備植入大腦，就像在果凍上安裝一幅畫，肉體的”脆弱“有些不堪：

——“腦洞大開”留下的傷口使患者容易受到感染；

——電極陣列不可避免地造成腦組織損傷，它像一百根頭發(fā)絲組成，從大腦伸出來；

——每一次晃動電極都有可能撕裂連接，與原來的神經(jīng)元失去聯(lián)系。

電極陣列像一百根頭發(fā)絲組成，植入大腦

另外，研究人員可能會花幾個月時間訓(xùn)練特定的細胞，但這些細胞最終會死亡。

最終，患者身體的防御系統(tǒng)會自動關(guān)閉該實驗。

隨著時間的推移，電極周圍形成疤痕組織，將它們與鄰近的神經(jīng)元隔離開來，使它們失去作用。

腦機結(jié)合的原理——解碼算法

研究人員通過芯片收集這些人腦信號，并對其進行實時的數(shù)學計算，就像手機和電腦的工作原理一樣，我們稱這個過程為：解碼算法。

解碼算法可以在定制的硅芯片上運行，因為它能耗極低，這不僅有助于延長植入裝置的電池壽命，同時意味著不用擔心電池過熱的問題，芯片可以讀取并使用這些信號，繼續(xù)傳遞信號。

腦機接口的原理就是，在某種程度上讓腦信號與計算機信號互動，當一個神經(jīng)元想和另一個神經(jīng)元溝通時，會發(fā)出一種叫做動作電位的微弱電子脈沖。

研究人員必須搞懂的一個神經(jīng)科學問題就是，不同的信號是在人腦的什么部位被編碼的，以及如何被編碼的。

以人工視網(wǎng)膜為例，它能幫助失明的人重建光明，可能是目前最成功的神經(jīng)假體。

人工視網(wǎng)膜植入患者眼中，就像鏡頭一樣采光，將光信息轉(zhuǎn)化成電刺激信號，重建視力。

腦機接口的作用，是讀取一個人的神經(jīng)活動，并用它來驅(qū)動機器。

讓大腦神經(jīng)活動轉(zhuǎn)化為實際動作，這項技術(shù)能切實改善身體障礙者的生活。

人腦與機器結(jié)合，誰將掌握主導(dǎo)權(quán)？

大腦「掌控一切」的滿足感還將存在嗎？

如果，患者通過腦機接口控制的是機器，那么，當人腦與機器結(jié)合之后，誰將掌握主導(dǎo)權(quán)？

失去對身體的控制，將是一個人所能遭遇的最殘酷的經(jīng)歷之一。

這種殘酷不僅是身體的，而且是心理的。、

大腦的存在是為了感知世界、做出預(yù)測、控制世界。大腦中存在一套電化學獎勵系統(tǒng)，帶給身體很大的「滿足感」。

也就是說，當身體失去了這種感知，整個人的滿足感也消失了。

在腦機接口對神經(jīng)信號的轉(zhuǎn)換和翻譯中，有些信息可能會丟失。目前，研究人員尚未有任何有效方式介入「意識」和機器之間的對話。

科學家們很難聽到這些對話，他們看到的是杯子被拿起了，患者成功喝到了咖啡，實驗圓滿成功。

1999年，著名科幻電影《黑客帝國》描繪了「腦后插管」的虛擬世界：Matrix。

如今，這些電影畫面已經(jīng)變成了生活場景。

技術(shù)給人類帶來了很大福音，也恐怕會制造一些問題。

如果出現(xiàn)了問題，誰將承擔責任呢？

關(guān)于人機結(jié)合的更多細節(jié)，還有待進一步的探索。

參考資料：

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