近日,腦科學領域國際期刊《大腦》發表了天津大學腦機交互與人機共融海河實驗室團隊和南方科技大學團隊的最新研究成果:全球首個可開源的片上腦-機接口智能交互系統MetaBOC,實現了體外培養“大腦”對機器人避障、跟蹤、抓握等任務的無人控制,完成了多種類腦計算的啟發工作。
腦機接口是指在大腦與設備之間建立直接連接,實現大腦與外部世界的信息交換與控制。這一技術繞過了傳統的外周神經和肌肉系統,直接在大腦信號與計算設備之間搭建起一座“橋梁”。通過捕捉和分析大腦發出的電信號,我們可以將其轉化為外部設備可識別的指令。這種全新的交互方式,為人類與機器之間的溝通開啟了前所未有的可能。想象一下,如果有一天只需要動動念頭,你就能打開電視、控制游戲角色,甚至指揮家中的智能設備,那將是怎樣的一番神奇場景。隨著腦機接口技術的飛速發展,這一切正逐漸從夢想走進現實。
我們的大腦像是一個繁忙的指揮中心,無數神經元在其中工作交流,產生各種奇思妙想。這些想法以電信號的形式在大腦中運作并向全身傳遞。腦機接口技術像是一位心靈捕手,悄無聲息地穿梭在我們的思維地圖中,將那些無形的想法轉化為有形的力量。
簡單來說,腦機接口就像是大腦和外部世界之間的“超級鏈接”。它讓我們能夠跳過軀體,直接用意念來操控那些曾經只能用手或語言控制的設備,不再需要繁瑣的操作和復雜的指令,只需一個念頭就能開啟全新的世界。這是一種前所未有的體驗,讓人們能夠隨心所欲地控制周圍的一切。比如,我們在玩一款虛擬現實游戲,不需要手柄或肢體動作,自己的身體仿佛游戲角色一樣動了起來。當然,腦機接口技術不會只用來玩游戲,它可以幫助截癱患者直接用大腦控制外骨骼設備,用機械身體實現站立和行走。
回顧歷史,腦機接口并非新鮮事物。早在1973年,美國科學家雅克·維達爾就首次提出了腦機接口概念。半個世紀后,碳基生命與硅基生命融合后走出了一條幾何級數的上揚曲線。在許多影視作品中,如《黑客帝國》《阿凡達》《流浪地球》等,就已展現出人類對腦機接口技術的無限遐想。這些作品不僅激發了公眾對未來科技的濃厚興趣,也為科學家們提供了寶貴的靈感。
我國首創的MetaBOC系統,其核心在于獨特的片上腦-機接口設計。該系統利用體外培養的腦類器官作為“指揮中心”,通過電極芯片捕捉并分析這些“器官”發出的電信號。這些電信號經過復雜的編解碼處理后,被轉化為控制機器人的指令,從而實現機器人對外界環境的精準感知與響應。
尤其值得一提的是,MetaBOC系統還首次在國際上證實了物理場可促進人源性腦類器官生長發育。這一發現不僅為片上腦-機交互系統提供了更加智能的“大腦”,也為未來的腦機交互研究奠定了堅實基礎。
展望未來,腦機接口技術將在很多領域得到應用。在醫療領域,腦機接口技術可用于治療帕金森病、脊髓損傷、植物人等神經系統疾病,幫助患者恢復行動能力;在娛樂和游戲領域,玩家可以獲得真正身臨其境的震撼體驗;在工業和生產領域,腦機接口技術可以優化機器人和自動化設備的控制,提高生產效率與安全性。
隨著科技不斷創新和進步,我們有理由相信,未來的腦機接口技術將更加成熟和完善,為人類的生活帶來更加便捷、智能和美好的體驗。
(作者系山西醫科大學第一醫院神經外科主治醫師、中國醫師協會健康傳播工作委員會委員)
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