脑机接口不是读心术:我蹲了3小时实验室,看见神经信号怎么变成机械臂的动作

上周三在独墅湖的实验室待了整一下午,空调吹得人后颈发僵,隔着透明玻璃看见个穿病号服的小伙子,盯着面前的机械臂,眉头皱着,没动一根手指——那机械臂居然自己抬起来,把半杯温水递到他嘴边。

我当时差点叫出声。

之前对脑机接口的印象,全是科幻片里花里胡哨的桥段:人躺进胶囊舱,意识直接上传到服务器,想什么内容直接传输给对面的人,连嘴都不用张。真到了现场才发现,我们离那个场景,差得真不是一点半点。

别被科幻片骗了,现在的脑机接口根本读不了你在想什么

很多人第一次听脑机接口,第一反应是“这不就是读心术?” 说实话,真要是有这技术,现在的研究员估计都得被各个部门重点保护。

现在的技术能捕捉到的神经信号,简单到超出很多人的想象。你脑子里闪过“今天下班要吃火锅”这种复杂的语义,对应的神经元放电模式是混在成百上千个信号里的,别说解码了,现在的算法连把这个信号从噪音里挑出来都做不到。

它能识别的,其实是非常固定的、和动作意图绑定的放电模式。比如你在脑子里反复想“动右手的食指”,对应的运动皮层区域的神经元会有一套非常稳定的放电规律,算法把这个规律采集下来,对应成“机械臂食指弯曲”的指令,整个过程和“读心”半毛钱关系没有。

运动皮层神经元放电模式对应动作示意图
运动皮层神经元放电模式对应动作示意图

之前我问带我的研究员,那如果受试者脑子里突然想点别的,比如想“今天晚上买什么菜”,会不会干扰信号?他笑,说当然会啊,所以每次试验的时候,都得反复提醒受试者集中注意力,别走神,一旦信号飘了,就得重新采集校准。

那些铺天盖地说“脑机接口能窃听你所有想法”的焦虑,真的可以先放一放。现在的技术,连“你现在想的是抬左手还是抬右手”都要花几周时间反复校准才能搞准,哪有本事偷你藏在心底的小秘密。

扎进脑子里的那根线,比头发丝还细

现在大家聊的脑机接口,其实分完全不同的两条路线,很多文章把两个东西混在一起说,越说越乱。

非侵入式的就是大家在科技馆常见的那种,戴个满是电极的弹性帽子,电极上涂满黏糊糊的凝胶,贴在头皮表面采集信号。好处是完全不用破皮,戴上去就能用,坏处是信号差得离谱——隔着头皮、颅骨、脑脊液,神经信号传到电极的时候已经弱得像蚊子叫,旁边有人开个空调吹阵风,都能让屏幕上的波形跳半天。

侵入式的路线就硬核多了。需要在颅骨上开个毫米级的小窗口,把比头发丝还细的电极阵列,直接放到大脑的运动皮层表面。这样采集到的信号,清晰度比非侵入式高好几个量级,能精准捕捉到单个神经元的放电信号。

所有现在拿到正规临床批件的侵入式脑机接口,都只针对已经完全丧失运动能力的病患,没有任何一家合规机构敢给健康人做植入手术。 毕竟是往脑子里放东西,排异反应、长期感染的风险,到现在都没法完全消除,只有那些被疾病困住、连抬手、说话都做不到的人,才愿意承担这个风险,换来自主和外界沟通的可能。

侵入式脑机接口电极阵列植入脑部位置实拍图
侵入式脑机接口电极阵列植入脑部位置实拍图

之前刷到过好几个网红拍的视频,说自己做了“赛博植入”,把脑机接口装在手腕上,能靠意念连WiFi、刷门禁。点进去看才发现,就是把个普通的NFC芯片植在了皮下,和大脑神经半毛钱关系没有,纯纯蹭概念的营销噱头。

别着急盼着脑机接口帮你上课走神也能记笔记

很多人对脑机接口的期待值拉得特别满:以后上课不用记笔记,靠意念就能把老师讲的内容全存进大脑;加班不用敲键盘,想什么内容直接输进文档;甚至人老了意识直接上传,实现数字永生。

真跟一线做研究的人聊过就知道,这些场景离现在的技术,少说还有二三十年的距离。

就说现在最成熟的应用——帮瘫痪的患者用意念打字,全球范围内能做到的最好水平,也就是一分钟打三四十个字,比普通人用手敲键盘的速度差远了。而且还有个绕不开的问题:神经信号是会“漂”的。你今天采集的“想抬左手”的放电模式,过个三五天,因为神经可塑性,神经元连接变了,放电的规律就变了,算法就得重新花好几个小时校准,总不能让患者每隔几天就躺到实验室里重新调参数吧?

还有长期植入的排异问题。电极放在脑子里时间长了,周围的胶质细胞会慢慢把电极包裹起来,就像皮肤受伤了会结疤一样,包裹层厚了,信号就会越来越弱,现在的技术还没法完全解决这个问题。

那天跟实验室的张老师聊到六点多,他把手里半杯冷透的美式推到我面前,说他们现在团队的核心目标,根本不是搞什么意识上传,是让病房里那个27岁的渐冻症姑娘,能靠自己的神经信号,给远在山东的妈妈发一句“我今天吃了食堂的糖醋排骨”。就这一个小目标,他们已经攻关了快三年。

之前网上有很多人焦虑,说脑机接口普及了之后,黑客会不会入侵你的大脑,操控你的行为,偷你的想法。其实换个角度想,现在的技术连识别“你想抬哪根手指”都要花几周的时间反复采集,黑客总不能蹲在你脑子里待几周,慢慢偷你的信号吧?当然,等未来技术真的成熟到能走进普通人生活的时候,安全、隐私这些问题肯定要提前布局,但现在就开始担心“思想被控制”,多少有点操之过急。

走出实验室的时候天已经全黑了,独墅湖的风卷着路边的桂花香吹过来,我突然觉得之前在科幻片里看到的那些场景,好像也没有那么远,但也没有那么近。

它从来不是什么能把人变成超人的魔法。

就是一群穿着白大褂的人,蹲在实验室里对着满屏的脑电波形,一点点帮那些被身体困住的人,把伸出手的路,再往前挪个几厘米而已。

作者|科技

排版|科技

审核|阿辰

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