脑机接口与虚拟世界:脑后插管,不一定都是《黑客帝国》
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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。

 

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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

 

责任编辑:张燕妮 来源: 新智元

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