科技日曆丨比馬斯克腦機接口早21年,世界上就有人能用思想控制計算機

2020-11-30 前瞻網

科技日曆丨比馬斯克腦機接口早21年，世界上就有人能用思想控制計算機

 Emma Chou • 2019-10-26 15:35:12　來源：前瞻網　E2607G0

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1998年10月26日，美國喬治亞州的一名男子成為第一個用思想控制計算機的人。這名男子 約翰尼·雷(稱為J.R. )因中風而癱瘓。羅伊·巴凱博士和菲利普·甘迺迪博士在J.R的大腦植入玻璃椎體，使他能夠靠思想控制電腦。

J.R.是誰?

1997年，越戰老兵約翰尼·雷的腦幹血管破裂。這次中風使他幾乎完全癱瘓，他可以活動舌頭、面部肌肉和眼球，卻無法自己呼吸。但約翰尼·雷是完全清醒的，他能看、能聽、能想。這種症狀專業來說是閉鎖綜合症。

隔年，J.R.同意在他的大腦中植入一個神經營養電極。該裝置由神經學家菲利普·甘迺迪發明，並由他的同事、神經外科醫生羅伊·巴凱植入。在大腦植入這種東西後，J.R.能夠通過在電腦屏幕上顯示「我渴了」和「很高興和你聊天」等短語來表達自己的意思。隨著時間的推移，他學會了將光標移動到字母表中的特定字母，拼出自己和醫生的名字。

J.R.是第二個接受植入的人，但也是第一個用自己的思想成功與電腦交流的人。2002年，他死於腦動脈瘤。

設備

在設計電極的過程中，甘迺迪博士知道該裝置必須是無線的，生物學上兼容的，並且能夠長期植入，只有這樣他才能觀察到受試者在完成學習任務時神經元的放電情況。

神經營養電極由兩個微小的(整個東西大約是原子筆尖那麼大)中空玻璃錐組成，外層覆蓋著從受試者自身的周圍神經中提取的神經營養化學物質。

巴凱博士當時解釋說:「這將細胞置於錐狀體中，使細胞能持續很長時間。在穩定的環境中培養這些細胞是至關重要的。神經組織生長到錐體中，形成接觸或突觸。」

這些接觸允許神經信號被置於玻璃錐內的記錄線接收，然後通過皮膚傳輸到頭皮外的接收器和放大器。(沒有電線穿過皮膚，系統是由放置在頭皮上的感應線圈供電的。)

所記錄的神經信號被連接到計算機上，作為滑鼠指針的替代品。病人能夠聽到一些聲音，這些聲音表明他們的大腦正在以一種使他們能夠集中注意力並移動光標的方式思考。

1998年，巴凱表示，這項研究還處於起步階段，但「潛力巨大」。2014年，甘迺迪博士在自己的大腦表面下植入了一組玻璃和金線電極，以進一步研究。

巴凱當時表示，「這項新技術對世界各地的癱瘓者都有深遠的影響，無論是脊髓或腦幹損傷導致的癱瘓，還是ALS等嚴重疾病造成的癱瘓。對於肌肉不受控制的脊髓損傷患者，這些神經信號可以為激活癱瘓肌肉的電刺激器提供一些控制，從而繞過脊髓損傷區域(『脊髓旁路』)。目前，我們正致力於為被鎖定的病人提供與電腦的通訊連接，這是一項相對容易的任務。」

腦機接口的研究

對腦機接口(BCI)的研究始於20世紀70年代，但甘迺迪的神經營養電極是第一個腦機皮質內接口。雖然BCI技術已經取得了進展，但目前最大的障礙是缺乏一種能夠提供安全、準確和可靠的大腦信號的傳感器模式。一年一度的BCI研究獎是為了表彰在BCI研究領域的傑出貢獻。

從那以後，BCI在人類身上有了許多應用，有些取得不錯的進展：

2002年，成年後致盲的延斯·瑙曼(Jens Naumann)成為16名付費患者中第一個接受由私人研究員威廉·多貝爾開發的第二代植入物的人。瑙曼剛做完植入手術，就打算開車在停車場轉一圈。不幸的是，在他的過程和發展被記錄下來之前，多貝爾在2004年去世了，所以當瑙曼(和其他病人)開始有視力問題時，沒有解決辦法，他們最終又失去了「視力」。

馬特·納格爾因刺傷而導致C3四肢癱瘓，他在2005年成為第一個使用BCI控制假手的人。

2013年6月，Bin He和他在明尼蘇達大學的團隊開發了一種基於非侵入性腦電圖的BCI，用於引導遙控直升機通過障礙物。

今年7月份，Neuralink的創始人馬斯克宣稱找到了高效實現腦機接口的方法，在發布會現場一度激動到笑場。

Neuralink開發出柔韌的「線」，直徑4-6微米，比人的頭髮絲還要細，一臺自動嵌入線的機器，像縫紉機一樣自動植入大腦，帶給大腦最低損傷。此外還開發了定製晶片，能夠更好地讀取、清理和放大來自大腦的信號。

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