安因中風癱瘓，她使用腦機接口將大腦信號轉(zhuǎn)化為虛擬人物的語言和動作。圖片來源：《自然》網(wǎng)站
科技日報記者?張佳欣
在美國加州舊金山的一個實驗室里，一位名叫安的來自加拿大的47歲女士坐在一個大屏幕前。屏幕上有一個看起來很像她的頭像。當安想要說話時，這一“數(shù)字化身”會為她發(fā)聲，而且使用的是她本人的聲音。2005年，一次毀滅性的中風讓安幾乎完全癱瘓，此后失語18年?，F(xiàn)在，借助腦機接口（BCI），安終于能開口“說話”了。
2022年，加州大學神經(jīng)外科醫(yī)生愛德華·張在安的大腦表面與說話相關(guān)的區(qū)域放置了253個電極。當安試圖說話時，腦機接口便會攔截大腦信號，將其轉(zhuǎn)化為單詞、語音。該系統(tǒng)能以每分鐘78個單詞的速度將語音轉(zhuǎn)換為文本，雖不及常規(guī)語音平均每分鐘150個單詞的速度，但相較之前的BCI技術(shù)已有很大進步。
這項研究發(fā)表在今年稍早時間的《自然》雜志上，是2023年多項激發(fā)人們對植入式BCI興趣的研究之一。同時，該領域的其他公司也在取得長足進步。例如，由企業(yè)家埃隆·馬斯克創(chuàng)立的神經(jīng)技術(shù)公司Neuralink招募癱瘓患者參與其植入式BCI的首批試驗。
兩種腦讀取技術(shù)
所有的腦讀取技術(shù)，無論是植入式還是非植入式，都基于相同的基本原理：它們記錄與語音或注意力等功能相關(guān)的神經(jīng)活動，“翻譯”該活動的含義，并使用它來控制外部設備，或者只是將其作為信息提供給用戶。
植入式BCI比非植入式能記錄更多信息豐富的大腦信號。大多數(shù)非植入式BCI是在頭皮上放置電極，使用“腦電圖”（EEG）方法檢測穿過頭骨的微小電場，這些電場反映出海量分布在大腦區(qū)域上的數(shù)百萬神經(jīng)元的平均放電情況。
發(fā)展中的植入式技術(shù)
許多公司都在開發(fā)植入式BCI并將其商業(yè)化。
黑巖神經(jīng)科技、ParadRomics和Neuralink公司已開發(fā)出可穿透大腦皮層，并記錄單個神經(jīng)元信息的電極系統(tǒng)。這幾家公司的接口是由數(shù)百個堅硬筆直的電極組成的網(wǎng)格，單個人體內(nèi)可植入多個陣列。
到目前為止，Neuralink公司的植入裝置由多條長而靈活的聚合物線組成。這些電極包含許多記錄位點，比剛性電極陣列植入皮層更深。
相反，Synchron和精密神經(jīng)科學公司研究的是放置于大腦表面的電極。Synchron的BCI裝置只包含16個電極，與追求更大帶寬的趨勢相悖，其植入不需要神經(jīng)外科手術(shù)，但低帶寬導致該裝置無法解碼人的思想。
非植入式裝置聚焦消費者
非植入式消費級頭戴設備的開發(fā)商面臨著一系列不同的障礙?！蹲匀弧肪W(wǎng)站指出，EEG存在的局限是無法解碼使用者的想法，它更善于指示一個人的總體心理狀態(tài)。
有幾家公司研發(fā)了頭帶、耳機等腦電傳感產(chǎn)品。這些產(chǎn)品可推動用戶進入更深層次的冥想狀態(tài)，或者幫助人們進入更專注、更有效率的狀態(tài)。2022年，英國利物浦足球俱樂部宣布，德國神經(jīng)科技公司Neuro11的產(chǎn)品能幫助球員在壓力大的情況下保持冷靜專注。
一些產(chǎn)品旨在直接操縱腦電波，希望改變用戶的精神狀態(tài)。英國Neudio初創(chuàng)公司使用一種算法記錄用戶的EEG，并實時生成合成音樂，旨在引導大腦活動，使人放松或集中注意力。其他公司也在使用類似的方法來改善睡眠質(zhì)量。
與此同時，元宇宙平臺公司和蘋果公司已推出了包含眼動追蹤技術(shù)在內(nèi)的頭戴式設備。今年7月，蘋果獲得了一項專利，可將腦電傳感器集成到AirPods耳機中。
倫理和法律問題不容忽視
隨著讀腦神經(jīng)技術(shù)的加速發(fā)展，倫理學家和監(jiān)管機構(gòu)越來越多地質(zhì)疑這些設備會帶來的獨特風險。
美國哥倫比亞大學神經(jīng)科學家拉斐爾·尤斯特稱，大腦是產(chǎn)生人類思想的器官，是身體的一部分，它應該是人類身份的庇護所。
《自然》網(wǎng)站指出，植入式醫(yī)療技術(shù)可能會產(chǎn)生倫理問題。例如，考慮到人工智能軟件有助于將用戶的大腦活動轉(zhuǎn)化為決策，因此存在有關(guān)用戶的權(quán)力和責任問題。關(guān)于非植入式設備，消費設備記錄的腦電信號的質(zhì)量仍然存在疑問。這些技術(shù)可能不僅僅意味著增強個人計算體驗的新方法，同時提出了一個問題，即一個人的大腦數(shù)據(jù)，甚至是精神隱私，是否會被商業(yè)化。
目前，智利是世界上唯一立法保護神經(jīng)權(quán)利的國家。此外，巴西、墨西哥、西班牙和澳大利亞政府正在討論如何制定神經(jīng)技術(shù)相關(guān)立法。
