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KWANLON电极扣2023-11-08

脑机接口的发展

人们就可以直接通过思想或意念来控制某些外部的器物了。关于这些问题的探索,就构成了后来脑机接口这个领域的主要探索内容。

关于以上这些议题的最初探索可能可以追溯到1924年汉斯·伯格(HansBerger)关于脑电图(Electroencephalog-raphy,简称EEG)的研究。如前所述,信息在神经网络之间的传递从本质上讲是神经元的锋电位通过神经突触进行的传导,因而从理论上讲,人们通过设备是可以测量出由此产生的电活动的。根据这一点,伯格将银线插入了病人的头皮(后来改为用银箔贴在患者头皮),然后将导线连接到了测量仪器。他发现,当病人进行思考活动或者有了某些情绪变化时,仪器上显示的电压就会变化。虽然,由于仪器精度的限制,伯格的实验结果并不精确,但他至少证明了脑内信息传导的电本质,并为后来的研究奠定了基础。

在伯格之后,学者们用脑电图进行了很多的研究。其中非常有意思的一个研究(或者更确切的说是表演)来自于美国作曲家阿尔文·卢西尔(AlvinLucier)。1965年,他戴上了一个测量脑电图的头盔,并将头盔和滤波器、放大器和混音板等设备连接,从而构成了一个简单的脑内外连接网络。借助这个网络,卢西尔用自己的脑活动所产生的电流成功地控制了设备,并模拟出了打击乐的效果。现在,人们依然可以在Youtube上看到这段名为《独奏者的音乐》(MusicforSoloPerformer)的表演。

1969年,华盛顿大学的研究员埃伯哈德·费兹(EberhardFetz)在猴子身上做了一个有趣的实验。他将猴子大脑中的一个神经元和一个仪表盘连接到了一起。这样,猴子就可以通过某种思考来触发神经元,从而让仪表盘转动。每当仪表盘转动时,猴子就会得到食物作为奖励。通过几次学习,猴子就学会了这个游戏,并学会了用动脑来控制仪表盘。虽然从表演效果上看,这个猴子实验可能并不如Neuralink所展示的猴子用意念打“MindPong”的视频,但其背后的技术原理却是共通的。

随着人们对于脑机接口的探索逐渐增多,其潜在的价值开始越来越多地显露出来,从而其本身成为一个独立研究领域的条件也业已成熟。1970年,美国国防高级研究计划局(DARPA)开始组建研究团队,对脑机接口的相关技术进行研究。1973年,加州大学洛杉矶分校教授雅克·维达尔(JacquesVidal)发表了一篇名为《论直接的脑机交流》(TowardDirectBrain-ComputerCom-munication)的论文,并在其中正式提出了“脑机接口”的概念和定义。由此,脑机接口正式成为了一个独立的研究领域。自此之后,各种关于脑机接口的研究就如雨后春笋一样地出现了,其中自然也不乏一些“疯狂”的研究。

在回顾相关研究时,我们难以回避的一个名字是菲尔·肯尼迪(PhilKennedy)。从上世纪70年代,也就是脑机接口这个领域刚刚出现起,肯尼迪就一直致力于相关问题的研究,并为此做出过很多卓越的贡献。比如,上世纪90年代,他就尝试将侵入式脑机接口植入了一位瘫痪病人的大脑,从而让他实现了用意念来打字交流。当时,媒体曾经对其进行过专门的报道,并将其奉为“赛博格之父”(注:赛博格是英文Cy-borg的音译,意味半机器人)。

从很早开始,肯尼迪就在为一个问题而烦恼:为了提升对脑内信号的接收效率,有时科学家们不得不将电极植入脑内。但是,一方面这些电极很容易在体内发生游离,另一方金属制的电极很容易碰伤细胞,最后可能整个黏在疤痕组织上。无论是哪一种情况发生,设备的效率都会受到很大的影响。这意味着,为了维持设备的使用效率,植入芯片的患者可能面临不断的手术。针对这些问题,肯尼迪研究了多年,并在2014年发明了一款“亲神经电极”(Neu-rotrophicelectrode)。从理论上讲,这款电极可以很好地克服旧有电极的问题,因而可以避免多次手术的麻烦。但问题是,在肯尼迪发明了“亲神经电极”后,却因为经费缺乏而无法找人来进行人体实验。

为了验证自己发明的可靠性,当时已经66岁的肯尼迪一不做、二不休,干脆让人锯开了自己的头盖骨,将“亲神经电极”植入了自己的脑内。由于年事已高,所以手术后的肯尼迪甚至短暂地产生了意识和记忆障碍,但幸运的是,后来的实践表明,这次“脑洞大开”的实验是有价值的,“亲神经电极”确实比以往的电极表现出了更好的性状。这意味着,这项疯狂的发明将有可能为大量因病而瘫痪或者有行动障碍的患者带来更好的康复条件。

虽然并不是每一个脑机接口领域的专家都会和肯尼迪一样对自己下得去狠手,但在旁人看来,他们的各种实验也大多可以用疯狂来形容。不过,恰恰是这些看似疯狂的研究,让窥探大脑行为、直接沟通脑和机器的想法逐渐从科幻走入了现实。或许,这就是疯狂的科学家们带给世界的礼物吧。