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埃隆·马斯克陈根：从医学使命到现实真相，脑机接口道阻且长


文/陈根
不论是马斯克“脑机接口”（BCI）技术的重大突破 ， 包括其设备获得FDA“突破性设备计划”许可的消息 ， 还是全球范围内以Neuralink、Mind Maze、NeuroPace、BrainCo等为代表的脑机接口公司的频现 ， 都昭示着曾经被视为科幻的脑机接口如今已照进现实的事实 。
脑机接口的热议似乎也走向了赛博朋克里关于“人机”的预言 ， 即所谓的“自由个人”终将成为一个虚构的故事 ， 转而变为生化算法的组合 。 而此前 ， 无论是《黑镜》还是《黑客帝国》都曾从“反乌托邦”的视角讨论过“脑机”存在的未来意义 。
当然 ， 对于脑机接口未来意义的讨论是必要的 ， 这关乎人类文明的生长和社会整体秩序的更新 ， 但事实上 ， 大多数脑机接口技术最初其实是作为医疗应用而被开发 。 在遥远的“人机”预言实现以前 ， 回到脑机接口技术最初的医学使命 ， 也将帮助我们更多地靠近脑机接口的现实真相 。
埃隆·马斯克陈根：从医学使命到现实真相，脑机接口道阻且长
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脑机接口那些年
脑机接口作为一种不依赖于外周神经和肌肉正常传出路径的通讯控制系统可以采集并分析大脑生物电信号 ， 并在计算机等电子设备与大脑之间构建交流与控制的直接路径 。
尽管脑机接口在近年来才成为前沿科技研究的热点技术 ， 但着眼更长的时域会发现 ， 脑机接口研究的整体历史更漫长且复杂得多 。
首先 ， 脑机接口的第一阶段为脑结构的理论理解 。 1924年 ， 德国神经科学家汉斯·伯杰（Hans Berger）首次记录到了人类大脑的电活动 ， 并于1927年发表了关于人类脑电波（Electroencephalogram ， 即EEG）的开创性著作 。 作为脑机接口技术的第一种常用方法 ， EEG神经反馈已经被使用了几十年 。
简单来说 ， 当脑神经开始处理信息 ， 就会产生相应的电磁信号 。 而电磁型号的变化 ， 则反映出当前皮层区域的活跃程度 。 这些信号经过放大 ， 编译变成了包含信息的信号 。 这样研究人员就可以进行数据分析 ， 用算法推测出大脑想表达的东西 。
对于这些脑电波（EEG） ， 最初人们对其在时域上的波形进行分析（尖峰分析法） ， 之后研究者使用傅里叶变换或小波变换分析EEG信号在频域上的能量分布（能量谱分析法 ， 可以将脑波分成阿尔法 ， 贝塔 ， 伽马及德尔塔波） 。
自上世纪中后期以来 ， 混沌动力学兴起 ， 人们发现由于脑神经天然的复杂度 ， 脑波更具有不稳定及非线性的特性 ， 所以越来越多的研究者开始用混沌动力学的研究方法分析脑波及脑皮质结构 。 其中分形维数（FD）就是混沌动力学在脑波分析用到的工具之一 。
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脑电波的第二阶段是大脑信号的解码应用 。 1970年 ， 美国国防高级研究计划局（DARPA）启动了使用EEG探索大脑交流的计划 。
1976年 ， 加州大学洛杉矶分校的雅克·维达尔（Jacques J. Vidal）发表了有关“直接脑机交流”的开创性理论和技术建议 ， 创造性给出了脑机接口沿用至今的标准定义 ， 并将脑机接口研究与开发的重点放在辅助患者恢复受损视力、听力及运动的神经修复之上 。
随着技术的进展 ， 第一批人类用神经修复设备在90年代中期出现 。 1998年则是脑机接口研究的另一大里程碑 ， 研究人员菲利普·肯尼迪（Philip Kennedy）首次将脑机接口装备植入人体内 ， 使用无线双电极获得了高质量数据 。
脑机接口因此受到了更多的关注 ， 而其不依赖外围神经与肌肉的参与便能实现大脑与计算机之间的通讯 ， 则凸显出了该技术在辅助治疗脑中风、癫痫等失能患者上的价值 。
脑机接口的第三阶段是从实验室到市场的迈进 。 2006年 ， 布朗大学研究团队完成首个大脑运动皮层脑机接口设备植入手术 ， 能够用来控制鼠标 。 2012年 ， 脑机接口设备已能够胜任更复杂和广泛的操作 ， 得以让瘫痪病人对机械臂进行操控 ， 自己喝水、吃饭、打字与人交流 。


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