安因中風癱瘓，她使用腦機接口將大腦信號轉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。現(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

所有的腦讀取技術，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

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，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。《自然》網(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在內的頭戴式設備。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)技術的加速發(fā)展，倫理學家和監(jiān)管機構越來越多地質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化為決策，因此存在有關用戶的權力和責任問題。關于非植入式設備，消費設備記錄的腦電信號的質量仍然存在疑問。這些技術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)技術相關立法。