瘫痪男子用意念控制虚拟无人机

最近的一项研究表明，大脑植入物可以通过简单的手指思维解码四维动作。

斯坦福大学的研究人员开发了一种实验装置，使一名瘫痪并植入大脑的 69 岁老人只需想着移动手指，就能驾驶虚拟无人机穿越复杂的障碍物。

这名因 C4 脊髓损伤而四肢瘫痪的实验者利用植入大脑的两个微小电极阵列发出的神经信号，驾驭障碍物和随机飞行模式。他同时结合多种动作的能力代表了脑机接口技术的一大进步。

在实验中，研究人员开发了一种系统，可以从大脑信号中解码四个不同的控制维度。研究人员说，这种控制水平与健全游戏玩家使用物理控制器达到的水平相当。

"就像数字系统的健全用户使用手指操纵键盘和游戏控制器一样，该系统为大脑控制的数字界面提供了一个直观的框架，为娱乐和社交提供了机会，并激发了增强能力的感觉"。

"研究人员在论文中写道："他在多个场合（甚至在加入临床试验之前）表示，他最重要的个人优先事项之一是使用 BCI 控制四旋翼飞行器。"他觉得控制四旋翼飞行器将使他在受伤后第一次能够形象地从床上/椅子上'站起来'"。

这种动机带来了令人印象深刻的结果：经过不同的尝试，这位身份不明的受试者能够绕障碍赛跑12圈，平均每圈222秒，并在短短10分钟内通过28个随机放置的圆环。

当您想移动手指时，运动皮层（大脑的运动控制中心）中的神经元（脑细胞）就会发出电信号。即使身体瘫痪，这些信号依然存在。读心术研究一直在尝试解码这些信号，以触发能够实现大脑所想的外部设备。

帮助这名男子驾驶虚拟无人机的系统依赖于放置在参与者运动皮层 "手部旋钮 "区域的两个 96 通道硅微电极阵列。这些电极能捕捉到尖峰波段功率，这是衡量神经元活跃程度的一种方法。例如，当受试者想象弯曲拇指时，特定的神经元会快速发射，这些电极就能检测到神经活动模式。

然后，计算机使用机器学习算法（就像智能翻译器）将这些信号实时转换成手指动作。该算法的训练方法是让参与者观看虚拟手的动作，并尝试在头脑中模仿。随着时间的推移，系统学会了将特定电子模式与特定手指动作联系起来的模式。

然后，控制方案学会了将不同的想象手指动作映射到特定的无人机动作上：

"病人解释说："飞行时，手指会在中线上微微上翘，再微微下垂。该系统可以在所有维度上同时进行流畅的控制，从而实现复杂的机动动作，如结合前进和转弯。

读心技术并不新鲜，但人工智能却极大地推动了这一学科的发展。多个实验室和公司最近取得的进展表明，这一领域正在迅速发展。

例如，埃隆-马斯克（Elon Musk）的脑机接口公司神经链接（Neuralink）就因其首批两名人类患者而成为头条新闻。被称为 "亚历克斯 "的第二名患者打破了脑机接口光标控制的记录，并在接受植入后仅一个月就能玩电子游戏《反恐精英 2》和使用 3D 设计软件。

埃隆-马斯克期望让脑机接口设备大规模普及。"如果一切顺利，几年内将会有数百人使用 Neuralinks，五年内可能会有数万人，十年内可能会有数百万人，"马斯克在分享了亚历克斯的表现结果后不久在推特上写道。

然而，一些专家认为 Neuralink 的方法过于侵入性。这导致该公司的一名研究人员离职，并资助了另一家大脑控制界面初创公司："Precision Neuroscience "公司正在研发一种设备，通过 "包裹 "大脑而不是扎针来记录大脑活动。

Synchron 是一家总部位于纽约的公司，它开发了一种名为 "支架"（The Stentrode）的微创脑植入物，这种植入物通过血管插入大脑，从而避免了传统的脑部手术。他们的病人是一位 64 岁的老人，名叫 "马克"，他成功地用意念控制了亚马逊 Alexa 设备，并与苹果 Vision Pro 耳机进行了互动。该设备通过颈静脉植入，位置靠近运动皮层。

还有许多其他例子，从实用的到更具实验性的，不一而足。

Unbabel公司已经能够将思想直接转换成文本，加州大学旧金山分校的研究人员开发出了思想转语音系统，甚至Meta公司也一直在研究用于增强现实应用的非侵入式脑机接口，开发出了一种几乎可以实时将思想转换成图像的系统。

2023 年，加州大学伯克利分校的研究人员能够直接从大脑活动中重建音乐。他们的系统通过分析癫痫患者的神经信号，成功重现了平克-弗洛伊德的《墙上的另一块砖，第一部分》。这一突破为帮助语言障碍患者通过思维进行交流提供了潜在的应用前景。

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