“读心术”未来或将改变游戏规则

将我们的想法从大脑中解读出来并以高效的方式参与这个世界一直以来人类追求的目标之一。从视觉艺术到简单的对话，一切似乎都受制大脑中的理想化事物与不完美的现实之间的矛盾。因此，人们追求更直接的沟通渠道来实现对大脑信息的高效解读。尽管当今科学还没有破解心灵感应的密码，并且可能永远不会，但和不断发展的技术结合，它带来的福祉总是出乎人类的想象并且更加扩展了我们的想象力。

心灵控制的VR游戏

虚拟现实技术(Virtual Reality, VR) 给我们带来了更沉浸式的体验。通过头部追踪的方式反馈给游戏你的注意力方向，从而调整视野带来游戏体验。即使其中的画面并不像实物，但它给了我们一种错觉，以为自己真的在别的地方。不过，如果我们真的想让自己感觉生活在另一个世界里，思想和行动之间高效的反馈是带来这种体验的必要因素。

来自波士顿的创业公司Neurable开发了一款名为"觉醒"的游戏，实现了沉浸式虚拟现实的终极梦想。这款游戏不仅依靠思想控制，而且游戏本身的故事也偏向个性化的思想。玩家使用VR头盔，头骨周围安装的一排干式电极接收脑电波信号，并将其转化为游戏中的动作。对于大多数用户来说，游戏只需经过几分钟的校准，就能实现硬件准确读取大脑活动。

图源：NEURABLE

Emotiv EPOC实现用思想打字

与VR设备相似，EPOC耳机以及Emotiv公司的其他设备使用部署在头骨周围不同位置的非侵入性电极收集和读取大脑数据，并将其转化为电脑或其他设备上的行动。EPOC有14个传感器，一旦连接到头骨，它们就会定位与特定面部特征和情绪有关的脑电波活动，以及你的想法。用户可以训练该设备和大脑一起工作，以操纵屏幕上的物体。然而，游戏并不是Emotiv设备的唯一功能。该设备还可以通过训练使用脑电波来控制屏幕上的键盘、光标和现实设备，如电动轮椅或机器人手臂。Emotiv的设备跨越了娱乐和辅助技术之间的界限，这也是绝大多数BCI实现创新的地方。

图源：Emotiv

猴子依靠CBI进食和打字

脑机接口(BCI)辅助行动不便或丧失行动能力的人恢复运动功能的潜力随着其逐渐扩展的应用愈发凸显。只用思想来控制肢体假肢或其他医疗设备，可以为那些想要和需要的人提供更多的功能，这在临床上是个伟大的应用。匹兹堡大学医学院进行的首批成功实验之一证明了这种可能性，实验中在运动皮层植入电极的猴子被训练成能够用思想控制机械臂来喂食自己。当出现像水果或棉花糖这样的食物时，电极阵列从皮层收集到的大脑活动就成功地将机械臂移向奖赏物。另外，食物的位置在每次尝试之间都会发生变化，即猴子能够依靠思想调整他们的动作以成功获得奖励。类似的技术后来也被用于人类患者。

图源：lastnight/YouTube

相比进食，依靠思维打出一个完整句子的复杂程度完全是另外一回事，尤其当操作者是一只猴子。然而，科学家依靠机器学习训练并解码猴子特定动作下的脑电波，成功地训练猴子打出了哈姆雷特著名的To Be or Not to Be演讲的前几个字。令人印象深刻的是，一只猴子一次点击一个字母，能够达到每分钟12个字的打字速度，这为CBI作为人类患者的潜在交流界面提供了极大可能。

图源：Stanford/YouTube

CBI使约会不再需要猜测

大数据算法的普及使我们都习惯于与预测算法进行互动。我们浏览过的每个画面都将作为网站下一次想为我们提供界面的参考。然而，由于信息传递的复杂性，我们真正的偏好在思考和鼠标点击之间被过滤掉了很多，而科学家们感兴趣的正是这一部分。为此，哥本哈根大学和赫尔辛基大学的研究人员使用CBI通过测量脑电波捕捉个人对刺激的实时反应。他们的界面与某种算法相结合，采集参与者在屏幕上看人脸时的脑电波。利用这些信息与看到其他人的信号进行比较，由此可以够预测一个人对从未出现过的脸会有什么反应，即该算法在你看到一个陌生人之前就能准确预测你是否会被其吸引。

图源：University of Copenhagen

肌萎缩症患者用意念与儿子交谈

肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）会导致肌肉失去控制，严重影响患者交流的能力。著名的科学家斯蒂芬-霍金保留了对面部一些小肌肉的控制，这使他能够使用一台专门的计算机，但对大多数患者来说，甚至连这一点也失去了。因此，脑电成了实现交流一个很大的希望。图宾根大学的科学家们最近报告了一位被完全锁住的ALS患者利用大脑信号而不是肌肉运动操纵了一个计算机系统。在该系统中，植入的电极寻找与眼球运动相关的大脑信号，并利用这些信号来操纵一台电脑。起初，病人只能通过用意念保持高或低的音调来回答是或不是问题，经过几周的训练，他甚至可以拼出句子。尽管这个过程很慢，每分钟只有大约一个字符，但他能够提出简单的要求，如他想吃什么食物，他想听什么音乐，这对患者来说已经有很大的意义。他甚至还能发一条信息说："我爱我的酷儿子"。

图源：Science

第一条使用思想发的推特

除了打字，随着CBI变得越来越先进，ALS患者甚至已经可以实现玩游戏或滚动浏览社交媒体。一位名叫Philip O'Keefe的病人的大脑中植入了名为Stentrode的BCI系统，该设备只有回形针大小，通过颈静脉穿行到大脑，从而避免了侵入性脑部手术。据O'Keefe说，学习使用该植入物需要一些时间，但最终会变得容易。他把这种经历比作学习骑自行车，说它需要一些时间来适应，然后变得自然。自从安装了支架后，O'Keefe已经能够与家人沟通，并在电脑上玩纸牌等游戏。在2021年12月，O'Keefe成为了世界上第一个单纯依靠思想发送推特的人。

图源：Thomas Oxley/Twitter

大脑植入物战胜抑郁症

加利福尼亚大学的一个科学家团队开发了一种用于治疗重度抑郁症的设备。和以往思想控制设备不同，该系统是让该设备来进行控制。患者从童年起就一直生活在对治疗有抵抗力的重度抑郁症中。科学家们希望通过一个电极阵列进行深脑刺激来减轻患者的抑郁症状。为了找出其中的机制，研究小组将10个电极植入大脑的各个区域，并在数天内对其进行监测。这段时间的观察显示了抑郁发作时的生物标记，从本质上讲，它们是一个警钟。一旦确定了生物标志物，临时电极就被替换成一个更持久的监测和刺激装置，该装置能够向目标脑区提供6 s的刺激从而调节大脑信号并减轻症状。到该项成果发表时，患者症状已经减少到在临床上被认为缓解。值得注意的是，检监测过程允许该设备根据病人的情况进行个性化定制，这种治疗有可能比药品更有效。

图源：Image Point Fr/Shutterstock

高中生发明出心灵控制的假肢

当Benjamin Choi读三年级时，他受到一部关于心智控制假肢的 "60分钟 "纪录片的启发，在十年级因为Covid-19大流行病困在家里时，开始发明他自己的心智控制机械臂。依靠3D打印机，一次建造一个手臂，机械臂的核心Choi设计的算法。利用额头和耳朵上的一组非侵入性电极，Choi的设备收集大脑信号并将其转化为手臂的运动。更重要的是，该算法会随着时间的推移而不断学习，这意味着佩戴者越是使用该手臂，结果就越好。

图源：Society for Science

男子用意念吃蛋糕

约翰霍普金斯大学的一个科学家团队最近开发了一套机器人手臂，使一个部分瘫痪的人能够由大脑控制叉子和刀子给自己喂蛋糕。和喂食CBI不同之处的是，患者能够同时控制两个机器人手臂，成功地完成了使用餐具切割食物并将其送到口中这一复杂任务。实现这一目标的关键是共享控制范式，即允许机器人手臂保持对部分运动的控制，同时用户通过植入大脑感觉运动区的电极阵列发送指令。这种对复杂任务的思想操控进一步证明了BCI在辅助人类生活中的无穷潜力。

图源：New Scientist/YouTube

科学家和工程师们致力于发明最先进的计算机大脑接口（CBI），使我们的思想实现对技术的高校控制，尽管这项工作历经50多年仍在探索阶段，但不可否认的是我们已经听闻甚至感受到了该领域一系列设备技术带来的便利，包括高科技玩具和医疗奇迹。它们中的每一个都在推动世界朝着我们的科幻目标前进。

原文链接：

https://www.slashgear.com/918627/brain-reading-prosthetics-that-are-total-game-changers/

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