某節目現場，在舞臺中央的道具桌上，擺放著一些氣球和3個頭環。有兩位嘉賓做的事情很簡單，即通過腦控裝置引爆氣球。頭環的使用效果因人而異，腦力越好，進入狀態越迅速，也會越快地引爆氣球。
嘉賓是否能順利完成任務嗎？
兩人用盡辦法，假意「怒髮衝冠」，嘉賓韓雪的腦電波數值達到82的頂峰，率先爆破氣球，隨後嘉賓主持人也「憤而」引爆了氣球，一度「叫囂」要用學霸的「腦力」碾壓對方的主持人惜敗。
實際上，氣球並非是被「想」炸的，而是通過道具桌上的隱藏針刺裝置刺破的，這個針刺則是通過腦電波數值來控制的。 是佛大學腦科學中心在讀博士生韓璧丞團隊設計的一款腦機融合設備，專門用來檢測與「關注」有關的腦電。這是一款簡化的腦電檢測儀，它只有3個電極，攜帶方便，樣子還蠻「酷」。真正臨床上用的記錄「腦電圖」的腦電儀有64 或者128個電極，通過一個頭套戴在頭上。腦電圖（electroencephalogram，EEG）是指通過在人或其他動物的顱骨表面安裝電極，進行非侵入性地記錄大腦整體電活動的電生理檢測方法。
腦電波作為一種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，並且可以劃分為五種波段：δ波（2~4Hz）、θ波（4~8Hz）、α波（8~13Hz）、β波（13~30Hz）和大於30Hz的γ波。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。腦電圖因此在臨床診斷和神經科學基礎研究中得到廣泛的應用。
日常生活中，有大量的信息和數據需要大腦進行處理。因此，在做某一件事的時候，我們一定要集中注意力才能做好。注意（Attention），作為大腦的高級認知功能，影響著所有信息在大腦中的加工過程。和其他高級認知功能（例如：學習和記憶）不同的是，注意力是可以用腦電來監測和量化的。韓璧丞團隊開發的腦機融合頭環，正是利用了腦電波和注意力的相關關係，他們設計的頭環獲取的腦電中α波和β波的比值，可以間接反映注意力。當α波/β波或θ波/β波的比例上升時，可認為專注度上升；反之，比例下降則意味專注度下降。
節目中，兩位嘉賓佩戴的頭環檢測到腦電波的數據，經過轉換，獲取了與「注意」有關的的α波和β波的比值，節目現場大屏幕顯示的指數即是對專注度進行衡量後的一種可視化結果。觀眾能夠直接觀察到嘉賓「關注」某事時，腦電波數值的實時變化情況。人進入一個注意力比較集中的狀態時，頭環檢測的數據達到80，此時檢測的數值顏色變為紅色，啟動針刺動作，氣球爆炸。這就好比給大腦裝了一個遙控器，直接通過「腦力」來控制一件物品。
雖然在節目中兩位嘉賓都通過「專注的意念」將氣球爆破，但真正引爆氣球的「幕後推手」可能並非只有與「關注氣球」有關的腦電波。節目中，原本設定兩位嘉賓背對著大屏幕，面對氣球，「關注」氣球的。通過集中注意力讓頭環監測到微弱的腦電波，進而促發針刺裝置，刺破氣球。但事實上，兩位嘉賓在實驗過程中並沒有集中注意力「想」氣球，而是背對著氣球，面對屏幕，「關注」了屏幕上的數字！轉頭之間韓雪和撒貝寧的氣球相繼被刺破。
為什麼沒有關注氣球，氣球也會被刺破？這到底是怎麼回事？
節目的另一嘉賓，清華大學的魯白教授揭示了其中的原因，他說，一個好的檢測工具，需要有3個基本標準：特異性，敏感性，實用性（簡單，經濟，好用）。本節目中用的頭環，實現了敏感性和實用性，但卻不夠特異。
具體來講，頭環的特異性面臨兩個方面的挑戰，一方面是由於腦電信號微弱，很容易受到如肌電和肢體運動信號等其他信號的幹擾，比如在節目現場嘉賓講話或身體運動，都會發出信號幹擾頭環的信號處理。另一方面，人們專注於不同事物時會產生類似的腦電反應，因此並不能通過腦電區分現場嘉賓是專注於氣球還是大屏幕上的數字。
腦電波作為腦科學基礎理論研究的重要手段，除了利用腦電分析注意力之外，對腦電信號更深入的解讀可以實現更多樣化的腦機接口。
腦機接口的研究根據作用方式不同，可以分為非侵入式和侵入式兩種。
非侵入式指的是，採集設備在頭皮以外，通常用相應的腦電電極或佩戴腦電頭套實現。舉例來說，早期一種經典的腦電控制是通過採集人腦在想像運動時的自發腦電波（比如想像運動左手或者右手），用來控制打字輸入或者機械運動。但是由於檢測的信號微弱且信息傳輸速度慢，因此準確性不高。
進入本世紀以來，各種新型的腦電模式，例如誘發P300腦電信號和穩態視覺誘發電位信號等被廣泛研究。2009年，清華大學醫學院的洪波教授通過視覺目標移動，實現了不依賴閃爍刺激的穩健腦機接口打字輸入，但打字速度不夠快。
2015年，清華大學高上凱和高小榕教授的研究團隊實現了基於穩態視覺誘發電位（SSVEP）的高速腦機接口，最快可以1秒左右打出一個字符。侵入式腦機接口則是一種需要穿過頭骨植入採集晶片實現的設備，這種設備顯然會給使用者帶來負擔，但是直接從皮層採集信號，可以獲得更強和更少受幹擾的腦電波。從這個角度而言，這為患者帶來更多可能性。
作為較早開始相關研究的代表之一，布朗大學研發的BrainGate系統便是運動皮層遠程控制的代表成果。經過多年的不斷嘗試和改進，2012年，研究人員通過將一種名為Utah Array的電極列陣植入癱瘓病人的運動皮層，成功讓癱瘓病人利用具有8個自由度的機械手完成自主喝咖啡的動作。
基於肌肉電信號的控制系統是如何讓奇蹟發生的?
和腦電一樣，肌電信號（Electromyogram，EMG）同樣也是人體生物電的一種，節目現場，魯白教授解釋道：「肌電信號指的是我們肌肉組織收縮時伴隨的電信號。正常來說，我們要讓手做出動作，首先要在大腦皮層產生電信號，然後通過中樞神經傳遞到手臂的周圍神經，再觸發肌肉細胞產生肌電信號，由它來控制肌肉群做出收縮動作。人工智慧肌電機械手就是通過肌電信號採集臂環，檢測手臂上的肌電信號，之後運用機器學習的方法翻譯給智能機械手，做到通過肌電控制機械手實現相應手勢動作的功能。」
目前世界上失去手臂的人大概有幾百萬，這其中能順利安裝並使用假肢的人卻不到1%。節目中由韓璧丞博士團隊研發的智能機械手相對於普通的假肢，具有更強的控制度，可以完成單個手指的運動，而這些都得利於該項對身體生物電信號的識別技術更先進、算法更智能。
由於表面肌電信號（SEMG）在測量上具有非侵入性、無創傷、操作簡單等優點，因此在臨床醫學、康復醫學以及體育科學等方面均有重要的實用價值。國際上對於肌電機械手的研究開展較早，目前市場上已經有一些產品投入使用，較為知名的包括i-limb公司，Michelangelo Hand公司的系列肌電控制機械手。
但是，不得不提的是，肌電信號同時也存在肌電識別手勢數目有限，較難反應手勢動態過程等諸多挑戰。
以腦機接口和肌電控制為代表的相關研究，承載了延伸人類肢體邊界的美好理想，也承載了眾多殘疾患者的康復希望。特別是腦機接口作為目前研究的熱門領域，不僅受到了以Neuralink和Facebook為代表的工業界巨頭的關注，各國政府也在不斷地為腦機接口及其他神經工程相關領域增加相應的財政預算。其中，美國、歐盟、日本以及中國的腦計劃都將為腦機接口提供關鍵神經生理基礎與關鍵技術方法支撐。相信隨著社會各界的推動，相關研究將克服特異性，實用性中的種種困難，更多地走向實踐應用。