一项由美国麻省总医院与哈佛大学医学院研究人员发布在《自然·神经科学》杂志上的新研究,展示了脑机接口技术在帮助四肢瘫痪患者方面的突破。该技术允许患者仅通过意念在虚拟键盘上打字,速度可达每分钟110个字符,错误率仅为1.6%,这一表现接近健全人使用智能手机打字的速度(健全人速度的81%)。这项进展为肌萎缩侧索硬化症(渐冻症)和高位截瘫等患者提供了高效沟通的新途径,也标志着脑机接口技术正从实验室走向临床应用。
该技术的核心在于建立大脑与外部设备之间的直接连接,绕过受损的神经和肌肉。此前,研究人员曾尝试通过解码大脑的“发声”意图来合成语音,或识别手写笔迹,但这些方法存在速度慢、易出错或对患者残余运动能力有特定要求等限制。
此次研究团队选择了人们熟悉的电脑键盘打字方式作为切入点。他们让两名四肢瘫痪患者——一位患有肌萎缩侧索硬化症,另一位因颈椎脊髓损伤而瘫痪——在脑海中想象用手指敲击键盘的动作。植入大脑运动皮层的微型电极捕捉这些神经信号,并利用深度神经网络模型将其转化为屏幕上的文字。该系统仅需30句练习即可完成校准,实现了“即学即用”的低门槛,增加了技术融入日常生活的可能性。
这项研究只是脑机接口技术全球发展的一个缩影。在重症医疗领域,植入式设备正在帮助患者重建与世界的联系。例如,瑞士洛桑联邦理工学院团队开发的植入式“电子桥梁”帮助脊髓损伤患者恢复了行走能力;美国Neuralink公司已验证其设备能让受试者用意念控制鼠标和玩游戏;中国清华大学的“NEO”侵入式脑机接口也帮助瘫痪患者实现了脑控抓握。在非植入领域,技术创新也在快速迭代。澳大利亚悉尼科技大学的研究人员利用无创的多通道脑电技术实现了想象语言的解码输出;中国科学院自动化研究所团队的“SignBrain”可穿戴设备实现了闭眼想象打字。脑机接口技术目前已能解码运动、语言和文字信息,未来有望解码更复杂的图像、音乐甚至思维过程。
然而,脑机接口技术要从实验室走向广泛的实际应用,仍面临诸多挑战。植入式设备的长期生物相容性、无创技术的信号解码精度,以及实现更自然的“双向交互”(即读取大脑指令并向大脑写入感知信息)是亟待解决的难题。此外,如何使设备更轻便易用、降低手术创伤,以及如何在读取和解析大脑信号的同时保护“思维隐私”和神经数据安全,也是技术发展中必须同步回应的伦理问题。
随着微创、无创、可穿戴及双向闭环技术的不断进步,脑机接口技术将从“功能的重建”逐步发展到“潜能的拓展”,最终实现人机共融的“脑机智能体”。这项技术不仅能辅助失语患者恢复表达,为截肢者配备智能假肢,还能解码重构人脑的认知功能,并发展脑机融合智能。其巨大潜力预示着一个“心想事成”的现实,以及一个人机深度融合的新时代的加速到来。
(作者为中国科学院自动化研究所研究员)
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