腦機介面,顧名思義,是大腦和計算機之間互動的介面,介面嘛,也得是雙向的,就是可以從計算機的數碼訊號轉換成大腦的神經訊號,也可以從大腦的神經訊號轉換成電腦的數碼訊號。
以usb介面為例,要讓usb介面真正有用,首先得有乙個口,得有乙個插頭,更重要的是,得有乙個協議,來規定口端是什麼訊號,插頭端是什麼訊號,這個協議就是我們經常說的usb2.0、3.0什麼的。如果我的口是3.0的口,插頭是3.0的插頭,但是雙方有一方不承認這個協議,那也行不通。
到腦機介面方面,跟usb介面類似,得人腦有個口。倒不是說真的得把腦袋開個洞,而是讓人腦神經元的訊號可以出來。我們都聽過腦電波這個詞,這就是大量神經元細胞發生活動時造成的,所以其實神經元之間的衝動是完全可以被偵測的電訊號,這就是口了。接下來是插頭,接收電訊號自然而然用電極,只不過這裡就真的會涉及到開不開口的問題了:接收的電極是放在大腦表層還是植入到腦袋裡面呢,專業名詞叫非侵入式還是侵入式?其實各有優劣,放在大腦表層(非侵入式)非常方便,可以是大型儀器,且不會對大腦造成破壞性的影響,缺點是沒法精確的偵測大腦每個區域的電訊號,當然放入大腦內部(侵入式)就與之相反了。
具體的技術流派在上面的思維導圖裡面有展示,不過我絕不會一項項解釋,因為我最多就看過其中三種的資料,寫出來會相當無聊。下面主要聊聊腦機介面會給我們帶來什麼,聊之前我們先得想想,從大腦控制我們的四個方面來舉例說明:感官、語言、運動、激素、思維。
感官,根據研究,人80%的資訊獲取都是通過視覺,視覺是光通過眼睛投射到視網膜,視網膜將訊號傳遞到神經系統。換句話說,如果視網膜壞損,就意味著失明。不過也許在不就的將來,我們就可以迎來電子視網膜。美國有一家叫second sight的公司研發了乙個叫argus的視網膜假體系統,他通過感測器(攝像頭等)捕獲眼前的世界,通過這個視網膜假體系統連線植入在視網膜上的60個電極,可以讓部分完全失明的患者感知到事物的粗略輪廓和明暗對比。根據他們的估計,要在人眼內植入1000個以上的電極,才能夠做到人眼識別和閱讀。不過argus第二代已經拿到了fda(美國食品及藥物管理局)認證,可以為失明患者做手術了。除了視覺之外,還有觸覺、味覺、嗅覺等等,都已經有了一定的科研成果,甚至有公司在研發顯示什麼,摸起來感覺就像什麼的顯示屏,比如螢幕顯示36d的小姐姐,我在摸螢幕時螢幕會對我們的手指進行電刺激,咳咳,***。
後來我聽說的訊息說,john williams他們很早就已經發明了這個技術,只不過他說如果當時拿出來做成產品,每個聾啞人背後都要背個大電腦,以此可以看出科研和產業的區別。
運動,既然用電極刺激視網膜和舌頭,當然也可以刺激肌肉,就形成了運動。瑞士洛桑聯邦理工學院的研究人員開發出了可以讓癱瘓老鼠重新步行的「e-dura」植入裝置。在實驗中,將老鼠的中背部脊髓完全切斷,同時在老鼠腦內的運動皮質和脊髓植入電極,讀取腦內的運動意圖,並且成功在脊髓復原神經訊號,從而讓癱瘓的老鼠恢復行走能力。當然不可能隨意就在人體內植入裝置,因此目前還沒有癱瘓的人類使用這種方式復原的案例。不過在研究中發現,使用電刺激肌肉有乙個絕妙的用途:形成肌肉記憶!肌肉記憶幹啥的,我來講乙個故事,說世界頂尖的高爾夫球手泰格伍茲在一次比賽的的時候場地出現了意外裁判中途叫停,他揮桿到一半就這麼停住了,當時被高爾夫球界的高手們驚為天人。因為乙個頂級的高爾夫球高手,經過無數次的訓練,已經形成了肌肉記憶,一桿揮下去,由於肌肉記憶在這裡,就跟條件反射一樣,是絕沒有半路停住的可能的,但是泰格伍茲做到了。這說明肌肉記憶對於一項運動或者需要使用肌肉的手藝多麼重要,他是乙個頂尖高手的必備條件,至於像泰格伍茲這樣的一代宗師,就是那些能超越肌肉記憶的人。既然電刺激可以形成肌肉記憶,那以後的訓練的速度就會大大加快,甚至在不知不覺中就成為頂尖高手!
激素,神經系統可以通過激素調節人體動脈的緊張程度,並控制心臟收縮的強度和頻率,從而控制血壓。那麼利用直接刺激頸動脈的實驗植入物,可以降低血壓。不過這個還處於研發階段,並沒有臨床案例,倒是控制飽腹感和飢餓感的裝置已經通過了fda的審核,也許會成為**者的福音,哈哈。
思維,思維是乙個比較籠統的概念,最簡單的比如癱瘓患者通過想法控制機械臂給自己喂水喝,實現類似意念控制的效果。最複雜的比如將人的整個大腦訊號完全上傳到計算機,幾乎形成乙個在計算機中存在的大腦,他可以在計算機中根據人腦的思維執行但是以計算機的方式輸出,就像德普主演的《超驗駭客》裡一樣。
不過實際上我們到現在現在我們對大腦電訊號的解讀還非常淺薄,基本不清楚大腦裡面每個神經衝動代表什麼,也就是還沒有完整的介面協議,所能作的工作還相當有限。不過隨著資料的收集,使用大資料的辦法,要實現《超驗駭客》,也許還是有生之年呢。
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