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脑机接口
——下一个前沿

2018-02-20文刘洋

科学中国人 2018年22期
关键词:信号

文 刘 洋

如果脑机接口变成现实,所有设备都会更智能,智能的内涵也将与现在大为不同。考虑到这个领域和信息技术之间密不可分的关系以及人类大脑在自然科学研究中的卓越地位,所有人都知道,这就是神经科学和信息技术最完美的交叉领域,也是最有可能在未来引导技术变革的前沿技术领域。

神经基础

神经元的放电是构建智慧的基础,将采集自人脑内的动作电位组合起来,就可以还原出每一段记忆、支配每一个动作、组织每一个想法。不过,要做到这一点绝非易事。成年人大脑中有大约850亿个神经元,每个神经元都会通过突触与超过10000个同类细胞建立连接。

以往,人们只能从大脑外部读取脑电信号,这方面最好的办法就是脑电图。但这种方法既不便捷也不精确,人们要测脑电图就需要戴上特殊的帽子,许多电极也同时被压在头皮上。为了提升测试的效果,研究人员还会故意将头皮弄得较为粗糙,并在头皮上涂抹一层导电胶。之后,每个电极会探测到数千个神经元被激活时产生的电流,并在显示器上显示出来。但令人遗憾的是,这种方法只能探测到电极覆盖位置的脑电活动,对大脑深部的情况仍一无所知。

这是因为脑电信号极度庞杂且非常微弱,肌肉因素和环境电流都会对其造成干扰。因此,只有距离大脑皮层足够近才能识别出部分非常强烈的信号,例如当大脑发现某种错误时就会释放出非常强烈的电流,人在清醒、疲劳、困倦进而专注度下降时也会看到脑电强度的迅速变化,现在已经有人利用这项技术提醒疲劳的医生去休息。……

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