无需动手或发声,仅凭大脑意念即可在屏幕上流畅输入文字,这一曾属于科幻的场景正通过脑机接口技术成为现实。近期,美国麻省总医院与哈佛大学医学院的研究人员在《自然·神经科学》期刊公布了一项突破性进展:他们开发的新型脑机接口使四肢瘫痪患者能够用意念在虚拟键盘上打字,平均速度达到每分钟110个字符,错误率仅为1.6%,这相当于健全人使用智能手机打字速度的81%。此项研究不仅为肌萎缩侧索硬化症(渐冻症)和高位截瘫患者提供了高效交流的希望,也标志着脑机接口技术从实验室展示向临床应用迈出了关键一步。

该技术的核心在于创建了一个直接连接大脑与外部设备的“信息桥梁”,绕过了受损的神经和肌肉通路。以往的尝试,如通过解码大脑“发声”意图合成语音或识别手写笔迹,普遍存在速度慢、易出错或对患者残余运动能力有特定要求等局限。

相较之下,电脑键盘打字是一种更为普遍且易于被大众接受的输入方式。研究团队正是抓住了这一点,让两位四肢瘫痪患者(一位患有肌萎缩侧索硬化症,另一位因颈椎损伤导致瘫痪)在脑海中想象自己用手指敲击键盘的动作。植入大脑运动皮层的微型电极能够捕捉到这些“尝试打字”的神经信号,随后通过深度神经网络模型将其转化为屏幕上的文字。该系统仅需约30句的练习即可完成校准,这种“即学即用”的低门槛特性,为技术融入日常生活奠定了基础。

这项研究仅仅是脑机接口技术飞速发展的缩影。放眼全球,脑机接口技术正在多个领域加速推进。在重症医疗方面,植入式设备正在帮助患者重新与外界建立联系:瑞士洛桑联邦理工学院的团队通过植入式“电子桥梁”帮助脊髓损伤患者恢复了行走能力;美国Neuralink公司已验证其受试者能够用意念控制鼠标和玩游戏;中国清华大学自主研发的“NEO”侵入式脑机接口也成功帮助瘫痪患者实现了脑控抓握。在非植入式领域,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意念语言的解码输出;中国科学院自动化研究所的团队则通过少通道“SignBrain”可穿戴设备实现了闭眼状态下的意念打字。目前脑机接口技术已能实现对运动、语言和文字等信息的解码输出,未来有望实现对图像、音乐甚至思维过程等更复杂信息的解码。

当然,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。例如,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”(即能够读取大脑指令,并向大脑写入触觉等感知信息),都是未来需要克服的难题。同时,设备的小型化、轻便化和“即戴即用”的便捷性,以及降低手术创伤等也是需要考虑的问题。此外,随着大脑信号的可读性和解析能力增强,如何保护个人“思维隐私”和神经数据安全,也是技术发展过程中必须同步解决的伦理问题。

随着微创、无创、可穿戴以及双向闭环技术的不断成熟,脑机接口技术将逐步从“功能的重建”向“潜能的拓展”演进,并最终实现人机共融的“脑机智能体”。从辅助失语患者恢复表达能力,到为截肢者配备智能假肢,再到对人脑的思维、意识等认知功能进行解码重构,以及发展脑机融合智能,脑机接口技术的潜力是巨大的。当“心想事成”不再仅仅是一句美好的祝愿,而是触手可及的现实,一个与机器深度融合的新时代正加速向我们走来。

(作者系中国科学院自动化研究所研究员)

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