想象一下，只需通过思考即可控制您的计算机。这听起来很遥远，但这些所谓的脑机接口正在取得真正的进步。更多的研究人员和公司正在进入该领域。然而，从用户培训到侵入性脑植入手术的现实，仍然存在重大挑战。

猪脑中的传感器——这就是埃隆·马斯克目前正在研究的内容。这位企业家主要以他在特斯拉和SpaceX的工作而闻名，但他也是Neuralink的幕后推手，这是一家承诺改变脑机接口的公司。这些设备将允许人类使用他们的大脑控制计算机。Neuralink正在猪身上测试他们的新技术。在9月的新闻发布会上，马斯克甚至小跑了一只带有大脑植入物的猪，可以追踪对她鼻子的刺激。

所有这些听起来都像是科幻小说或炒作，但这个研究领域很有希望。脑机接口或BCI可能在不久的将来帮助脑损伤或运动能力受损的患者恢复或更好地与周围环境互动。运动能力下降的人可以用他们的大脑控制机械化的轮椅，甚至可以控制家用电器和电视或恒温器等设备，而无需抬起手指，增加他们的独立性。从长远来看，它甚至可能有助于提高人们的认知能力。但就目前而言，一系列技术和人类挑战依然存在。

接口

法国InriaBordeaux-Sud-Ouest研究主任FabienLotte博士正在研究此类挑战。“大多数脑机接口都能工作，但效果不佳，”他说。

BCI有两种主要类型：非侵入性和侵入性。非侵入性版本是最常见的，只是放置在人头上的传感器，就像一顶装满电线的高科技帽子。他们测量大脑活动并将该数据转换为计算机。另一方面，侵入性脑机接口是放置在头骨内的传感器，这正是Neuralink正在探索的领域。

BCI可能希望根据用户的大脑活动使鼠标指针向左或向右移动。Lotte博士提到，平均而言，BCI大约有60%到80%的时间正确，尽管这取决于包含多少心理命令。仅使光标向左或向右移动的系统仅包含两个心理命令，准确率更高，约为70%至80%。因此，每隔几次尝试，系统就会出错。“如果电脑鼠标犯了那么多错误，你就不会使用它，”洛特博士说。

但对于Lotte博士来说，问题可能不仅在于技术，还在于使用BCI的人。“控制BCI是一项您需要学习的技能，”他说。“我们不仅需要好的技术，还需要训练有素的用户。”

Lotte博士领导了一个名为BrainConquest的研究项目，旨在为非侵入性BCI用户设计更好的培训。研究人员让用户进行练习，就像用大脑玩电子游戏一样，让用户思考需要在屏幕上执行的动作。但该团队也在设计更好的反馈系统，例如为用户的手提供振动的触觉手套。

社会反馈，如鼓励，也经过测试。他们甚至设计了一个名为PEANUT的人工伴侣，它看起来像一个可爱的卡通机器人，屏幕上有一张脸。“很难有一个始终如一的人类老师，”洛特博士说，他认为人工伴侣可以对大脑活动提供更统一的解释，并且仍然可以提供有用的反馈体验。

该研究仍在进行中，但在某些用户中显示出显着的收益。触觉和视觉反馈的结合使整个测试组的准确度平均提高了5%。PEANUT对喜欢集体工作的人有积极的影响。如果没有PEANUT，它们的准确率平均为63%，根据用户的不同，准确率会上升5%到10%。但是，喜欢单独工作的用户会发现当PEANUT存在时性能会下降。

数据

另一方面，技术也仍然是一个挑战。美国查普曼大学助理教授AaronSchurger博士认为，可以改进BCI使用数据分析的方法。传统上，BCI仅使用用户想要采取行动时的数据。例如，当用户想让鼠标指针向左移动时，他们会收集大量大脑数据，并使用它来更好地意识到他们何时需要采取该行动。

但Schurger博士认为，我们需要超越那组狭窄的信息，还包括大脑处于休息状态时的数据。这是他之前在研究项目ACTINIT中探索的一个概念。“我们现在正在查看所有数据，”舒格博士说。“不仅仅是运动前的数据。”

Schurger博士将其比作天气预报，气象学家使用大量天气数据来预测将会发生的事情。'如果你想预测什么时候会下雨，如果你只看下雨天，你不会做得很好。那样你会错过一半的画面。

然而，如果BCI想要真正解决目前困扰他们的问题，可能需要采取比用户培训或更好的数据分析更激进的行动。这将要求研究人员超越非侵入性技术。一种关键的非侵入性方法称为EEG或脑电图。这里的电极连接在头皮上，用于测量大脑内部神经元发送的电流。“脑电图测量反映大脑活动的微电流，”洛特博士说。

当一个人采取行动或思考它时，可能会激活数十万个神经元，从而产生足够大的电流，可以在头皮上进行测量。然后软件系统尝试理解这些数据并将其与动作或思想联系起来。

但对于Schurger博士来说，脑电图实际上已经趋于平稳。他说：“人们已经在这个问题上工作了三到四年，而且很长一段时间没有任何重大突破。”

颅骨

这里的关键问题是头骨的厚度。它可能会很好地保护我们的大脑，但它也会让我们更难找出下面发生了什么。

“来自大脑的信号非常微弱，”舒格博士说。“想象一下，你在一个拥挤的足球场上方放置了几个麦克风，并且你正试图接听一个对话。你可能会意识到进球是什么时候，但那一次谈话很难区分。

解决办法是走进体育场，更接近行动。或者对于BCI，钻入头骨并将传感器直接连接到大脑。这给了研究人员一个更好的信号，自1970年代后期以来，侵入性脑机接口已经安装在人类身上，在实验案例中，它们恢复了盲人患者的部分视力，并允许瘫痪的人控制假肢。但它们也伴随着一系列的医学考虑。

首先，医生需要说服患者和监管机构让他们在人的头部安装一个设备。最重要的是，可能会有医疗并发症。患者的身体可能会在传感器周围生长免疫组织，甚至排斥它。这可能会导致设备发出更糟糕的信号，或对患者的健康产生负面影响。“你的头骨中有异物，”舒格博士说。“身体往往想要拒绝这一点。”

由于这些原因，人类和机器融合在一起以增强认知能力的更具未来感的应用可能需要等待一段时间。根据Schurger博士的说法，就目前而言，医疗应用可能会主导该领域。

无创

但即使BCI系统不能很好地工作，仍然可以找到应用程序。Lotte博士提到无创BCI可以帮助中风患者康复，他还与波尔多的Pellegrin医院进行了探讨。今天的中风患者已经需要锻炼他们大脑的受损部分，例如，思考某个动作。BCI可以通过向患者提供有关这种大脑锻炼的反馈来帮助他们，尽管在项目中展示有效性结果还为时过早。

“在这里，系统不是很可靠并不重要，”洛特博士说。'你不是想控制什么。您正在尝试重新学习如何使用该区域并改善恢复。

Lotte博士提到的另一个用例是被动BCI。该技术用于监测大脑活动。未来，飞行员等高风险专业人士可以在飞行过程中佩戴无创BCI，以监测他们的疲劳和注意力。通过监测他们的大脑活动，其他船员可以检测到他们何时太累或不知所措。甚至可以使用相同的概念来衡量学生的参与度，以确定如何调整学习材料。

Lotte博士不想预测BCI(无论是侵入性还是非侵入性)何时可能会得到更广泛的采用。但他注意到BCI初创公司越来越频繁地出现。“BCI研究已成为过去几年的热门话题，”他说。“许多实验室和公司都在研究它，但到目前为止它还不可靠。”

舒格博士同意。他对炒作提出警告，但仍然认为该领域正在发展。“有创BCI的使用将在未来五到十年内增加，”Schurger博士说。“对于医疗用途，我们可能会在此期间看到重大活动。”

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