什麼是腦電波?意念控制,離我們還有多遠?

在上海科技館有個人氣很高的遊戲：【比試腦電波】。該遊戲方式是：通過佩戴在頭上的傳感器，採集比試者的腦電波信號加以放大（據說是要放大10000倍以上），以此來控制小球的運動，腦電波信號的強弱，作用在小球上的力也就不同，於是球就會向弱者的方向滾動。

其實這個遊戲主要靠集中注意力來增加腦電波的強度，算是【意念控制】最初級的應用了。

相信大家最希望的是通過【意念控制】能像科幻電影裡一樣，不通過接觸物體就能隨意控制物體的行為，甚至是能讀取和控制別人的思想，就像【讀心術】和【攝心術】一樣。腦科學家和人工智慧專家正在努力實現這個目標，到目前為止，已經能通過腦電波做一些簡單的物體控制了，但離真正的實際應用還有不少的距離。

那什麼是【腦電波】呢？人類的大腦是帶「電」的。當我們看到，聽到，聞到或觸碰到某個東西的時候，想要在大腦上產生「知覺」，必須先轉變成電信號，然後電信號沿著長長的神經纖維，一路傳遞到神經中樞。黑暗森林一般的神經纖維上，電火花此起彼伏，整個大腦皮層就像充滿閃電的天空。如果你「看見」了這一切，感覺到了愉悅，那你大腦海馬體的灰白質區域，也會冉冉升起一簇電火花，然後轉瞬即逝。

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那如何監測腦電波呢？腦電圖（Electroencephalogram,EEG）是一種使用電生理指標記錄大腦活動的方法，是通過精密的電子儀器，從頭皮上將腦部的自發性生物電位加以放大記錄而獲得的圖形。它記錄大腦活動時的電波變化，腦細胞群的自發性、節律性電活動，是腦神經細胞的電生理活動在大腦皮層或頭皮表面的總體反映。1929年，德國人Berger才真正記錄到人類的腦電波，並製作了第一張人腦腦電圖。腦電波是腦科學的基礎理論研究，腦電波監測廣泛運用於其臨床實踐應用中，如：常規腦電圖、動態腦電圖監測、視頻腦電圖監測。

通過監測發現腦電波是一些自發的有節律的神經電活動，其頻率變動範圍在每秒1－30次之間的，可劃分為四個波段，即δ（1－3Hz）、θ（4－7Hz）、α（8－13Hz）、β（14－30Hz）。除此之外，在覺醒並專注於某一事時，常可見一種頻率較β波更高的γ波，其頻率為30~80Hz，波幅範圍不定；而在睡眠時還可出現另一些波形較為特殊的正常腦電波，如駝峰波、σ波、λ波、κ-複合波、μ波等。其中α和β波段通常被稱作快波波段，δ和θ波段則被稱為慢波波段。腦電波在頭顱不同部位的頻率，幅度和相位變化，能反映腦的功能和狀態。

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δ波

頻率為1~3Hz，幅度為20~200μV。當人在嬰兒期或智力發育不成熟、成年人在極度疲勞和昏睡或麻醉狀態下，可在顳葉和頂葉記錄到這種波段。

θ波

頻率為4~7Hz，幅度為5~20μV。在成年人意願受挫或者抑鬱以及精神病患者中這種波極為顯著。但此波為少年（10－17歲）的腦電圖中的主要成分。

α波

頻率為8~13Hz（平均數為10Hz），幅度為20~100μV。它是正常人腦電波的基本節律，如果沒有外加的刺激，其頻率是相當恆定的。人在清醒、安靜並閉眼時該節律最為明顯，睜開眼睛（受到光刺激）或接受其它刺激時，α波即刻消失。

β波

頻率為14~30Hz，幅度為100~150μV。當精神緊張和情緒激動或亢奮時出現此波，當人從噩夢中驚醒時，原來的慢波節律可立即被該節律所替代。

在人心情愉悅或靜思冥想時，一直興奮的β波、δ波或θ波此刻弱了下來，α波相對來說得到了強化。因為這種波形最接近右腦的腦電生物節律，於是人的靈感狀態就出現了。

正是因為腦波具有這種隨著思維活動/情緒波動而變化的特性，人類對於腦波的開發利用成為了可能。電影《阿凡達》中所展現的實際上是一種叫做腦機接口的技術（Brain-Computer Interface，簡稱BCI），是指在人腦與計算機等外部設備之間建立直接的連接通路。通過對於腦電信息的分析解讀，將其進一步轉化為相應的動作，這就是用「意念」操控物體的基本原理。

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意念控制，就是需要將上面那些抽象的腦電波轉化為實際的指令。例如：想【開燈】，就需要捕捉到【開燈】的腦電波，而不是捕捉到【不開燈】的腦電波才行。其實每一個思想行為都有相應的腦電波，但人類的思維又是異常複雜和個性化，如何準確解碼這些腦電波正是科學家們所遇到的難題和努力的方向。

對於現實中有些相對簡單的應用，就拿開燈和關燈來說吧，如果【開燈】和【關燈】的腦電波無法解碼的話，可以找一些已經解碼的腦電波來代替也是可以的，例如想一下【1】表示【開燈】，想一下【2】表示關燈之類的。

早在2014年巴西世界盃，一個身穿「機械骨骼戰甲」的癱瘓少年就通過意念控制開出第一球。到如今，意念控制物體的技術已越來越成熟。

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不久之前，由馬斯克創建的腦機交互技術公司「神經連接」（Neuralink）發布腦機接口新技術，主要有兩項重要創新：一是更好的傳輸介質，即一種比頭髮絲還細的柔軟聚合物「線」，其上布滿微小電極和傳感器；二是更安全的植入技術，即一臺神經外科機器人每分鐘自動將6根線（含192個電極）植入大腦並避開血管等組織，減輕大腦炎症反應。在「解碼」大腦信號方面，「神經連接」公司也進行了新嘗試。他們宣稱已開發出一個能更好讀取、清理和放大大腦信號的定製晶片。目前，該系統只能通過有線連接傳輸數據，但最終目標是創建一個無線系統。馬斯克說，現在已經實現讓猴子通過大腦來控制計算機，希望2020年底能在人類志願者身上進行試驗。

腦機交互新突破，首先給醫療行業帶來福音。實際上，侵入式腦機交互技術早已應用在醫療領域，如用深腦刺激來緩解帕金森症狀、用早期實驗性晶片來恢復視覺、植入人工耳蝸恢復聽力等。大腦功能正常的殘疾人和行動不便的老年人只需坐在輪椅上，就可以根據腦電和眼電信號改變輪椅方向和速度等等。

此外，在教育領域，獲得國際消費電子展最佳人氣產品獎的BrainCo公司開發了一款腦機交互頭環。學生在課堂上帶上頭環，老師就可實時監控學生注意力情況。

所以隨著科技的發展，腦機交互技術除了能夠幫助人們「直接、即刻獲取人類積累的幾乎所有方面的知識」，我們相信在改善教育、智力、娛樂、旅行和「其他互動體驗」上會有越來越多的應用。

當然，腦機交互技術發展還面臨一系列障礙和風險。未來，無須學習只需腦機連接就能讀取大量信息和知識的科幻場景叫人遐想，但也讓人陷入深深迷思：人腦是否會退化？個人數據洩露的風險有多高？「讀心術」和「思想傳輸」能否成真？機器是否會控制人類大腦？對於腦機交互的未來應用，已經遭遇無法迴避的倫理爭議，有關法律、倫理和監管的討論也在展開。王守巖、高小榕等專家認為，在對腦機交互技術的管控上，可以參照國際通行做法，在發展初期按醫療器械方法管理，同時禁止將腦機交互數據聯網傳輸、禁止遠距離程控，宜採用硬啟動手段，最大化防止黑客入侵、預防潛在風險。此外，政府部門應加緊研究該技術對社會、文化、法律等方面的影響，進行合理引導和規範。

總之，科技創新讓人類走向未來，但科技突破都有其兩面性，關鍵在於心存敬畏，趨利避害使其服務於人類永續發展的共同福祉。

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