一项新的脑机接口技术,使四肢瘫痪患者能够仅凭意念在虚拟键盘上打字,速度达到每分钟110个字符,错误率仅为1.6%。该成果由美国麻省总医院与哈佛大学医学院的研究团队发表于《自然·神经科学》杂志。这项进展为渐冻症和高位截瘫患者提供了高效沟通的新途径,并预示着脑机接口技术正从实验室走向临床应用。
这项技术的核心在于建立大脑与外部设备之间的“信息桥梁”,绕过受损的神经和肌肉。过去的研究尝试通过解码大脑的“发声”意图来合成语音,或识别手写笔迹,但这些方法存在速度慢、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,电脑键盘打字是大家更为熟悉的方式。研究团队让两名四肢瘫痪患者(一位患有肌萎缩侧索硬化症,另一位因颈椎脊髓损伤瘫痪)在脑海中想象打字动作。植入大脑运动皮层的微型电极捕捉这些神经信号,并通过深度神经网络模型将其转化为屏幕文字。该系统只需30句练习即可校准,具备“即学即用”的低门槛,使其易于融入日常生活。
这项研究是脑机接口技术快速发展的例证。全球范围内,脑机接口技术在多个领域取得突破。在重症医疗方面,瑞士洛桑联邦理工学院通过植入式“电子桥梁”帮助脊髓损伤患者恢复行走;美国Neuralink公司验证了受试者用意念控制鼠标和玩游戏的能力;中国清华大学自主研发的“NEO”侵入式脑机接口则帮助瘫痪患者实现了脑控抓握。在非植入领域,澳大利亚悉尼科技大学采用无创多通道脑电技术,实现了想象语言的解码输出;中国科学院自动化研究所团队利用少通道“SignBrain”可穿戴设备,实现了闭眼想象打字。脑机接口技术已能解码运动、语言文字等信息,未来有望解码更复杂的图像、音乐和思维过程。
然而,脑机接口技术在从实验室走向广泛应用的过程中仍面临挑战。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”(读取大脑指令并向大脑写入感知信息)是亟待解决的问题。此外,设备的小型化、便携性、易用性、降低手术创伤,以及保护“思维隐私”和神经数据安全等伦理问题,也需要同步解决。
随着微创、无创、可穿戴及双向闭环技术的不断成熟,脑机接口技术将逐步实现从“功能的重建”到“潜能的拓展”,最终迈向人机共融的“脑机智能体”。其应用前景广阔,包括辅助失语患者恢复表达、为截肢者配备智能假肢、解码重构人脑的认知功能,以及发展脑机融合智能。当“心想事成”成为现实,一个人与机器深度融合的新时代正加速到来。
(作者为中国科学院自动化研究所研究员)