人类的大脑因为其复杂与神秘，而被称为“三磅宇宙”，今天凤凰视频在《生命密码》栏目《2016-08-13生命密码 三磅的宇宙系列——脑机交互》节目中介绍了天大人这样一项令人激动的科技成果。
你是否想过用意识来直接驱动外部的这种机械的装置？你有没有担心过人被机器控制，或者说被其他人控制？
天津大学的研究人员告诉你，这些理论上都是可以做到的。用意念来操纵机器已经不再是天方夜谭，脑机接口这项技术让这种超能力由科幻电影变为了现实。也有越来越多的中国科学家开始把这项技术用于医疗领域，造福于人类。
“我非常喜欢的就是卡赫的一句话，大脑仍然是一个迷的话，人类就很难去谈探索宇宙。
大脑是三磅宇宙，也许是我们人类科技的最后的这个疆域。”
▼
明东：天津大学神经工程团队的负责人
团队十几年来致力于让脑机交互的新技术走出实验室，服务需求的患者和特殊的人群
袁野：《生命密码》编导
Y：脑机这个技术，对很多人来讲，还是比较陌生的，您可以先跟我们讲讲，这是什么样一个概念？
M：最早的时候是1973的时候啊，有一个叫维达尔的科学家提出了这样一个设想，他原意的是在我们的大脑，和外界的机器之间，建立起这样的一个联系的通道，那么这种通道则是类似于第三只手这样的一个概念。
Y：其实我最早知道脑机接口是在巴西世界杯的时候，有一个穿戴了一个特别科幻的，像一身机甲一样的一个人，他很缓慢的踢了一脚足球，用了脑机接口这样一个技术。
M：这是应该说是一个非常典型的脑机接口方面的一个应用，满足了大家对于钢铁侠一般的一个愿望，通过自己的大脑的这种意识，来直接驱动外部的这种机械的装置。
Y：那我怎么用脑子去驱动一个外部的设备呢？
M：对于脑机接口系统来说呢，它可以通过一系列的物理检测装置，通过安装在头皮的固定位置处的电极，检测到我们相应的神经元活动，弥散到我们头皮上的电势的这种分布，然后解读这个电势信号的这种分布，做一个解码，我们就可以解读出人的一些运动意图信息，如果把这个运动意图信息再相应的进行编码，我们就可以控制外部的设备或者控制自己的肢体。当然，这是脑机接口其中的一种范式。
Y：也就是说，我们大脑在想每一件事情的时候，我的脑电是不一样的？
M：原则上是这样的。只要能把这个不一样的地方做一个解码，就可以把我们相应的想法给解读出来。
Y：现在我也看到很多新闻，就是说脑机接口在各个地方会有一些应用。我看到的比如说拿它来控制汽车甚至还有打字的。
M：脑机接口进行字符拼写，这是非常典型的案例，上个世纪的80年代的时候啊，我们就已经发现了，基于视觉诱发，我们可以设计出相应的一个字符拼写的这样一个指令，这时候大家就可以看到，有人坐在那里就可以进行大脑的打字。
Y：很有价值，因为它可以给很多的病患、不能写字的人提供一个全新的输入方式。
袁野来到了位于天津大学精密仪器与光电子工程学院的天津大学神经工程与康复实验室，体验“意念打字”。经天津大学神经工程与康复实验室讲师许敏鹏博士的介绍，我们了解到，所谓“意念打字”并没有想象得那么简单。打字者需要看着一个特定的这个字符，这个字符会闪烁，然后当这个字符闪烁的时候就会在他的脑子里产生一个特定的电位，这个电位我们叫做P300电位。打字时必须足够专注才能产生一个足够强的信号。还要尽量减少肢体的运动。实现大脑打字，目前有两种主要范式，除了P300还有SSVEP，它们在稳定性和速度上各具优势。
脑机接口技术助力中国患者康复
M：中国脑卒中防治报告2015年，在中国现在的中风患者，已经达到了7000万，而且每年的发病率以9%的速度递增，每12秒就有一个中国人罹患中风。后来我们这些科学家们也在考虑，在目前这个阶段里边，我们的脑机接口技术能做些什么，而且这种场景是不可替代的能做些什么。这时候一种被称为训练性的脑接口技术就应运而生了。它通过我们的脑机，最终返回我们的机体。形成这样一个脑机机的信息环路。帮助原有神经功能的重塑。我们实验室有两款成果——神工一号和神工二号神经康复机器人系统。已经投入到临床了。
在天津市人民医院，一位85岁的老人在接受运用脑机接口技术的治疗。“发病以后啊，右边手脚一点都动不了，就是坐在这儿，没抱希望了，康复不了就成废人了。”老人这样形容接受治疗前的心态。辅助康复的研究员说，老人腿部的变化是相对比较明显的，他之前可能只能站一两分钟，现在能站五六分钟了，走路基本上能走50米左右了。医院常规康复手段虽然也挺多，但大部分是针对肢体的一个被动训练，而这种新方法是希望从他发病的根源上来进行康复（治疗），从大脑到肢体的一个康复手段。
脑机技术康复原理的独特优势
电脑通过脑机接口，解读人的运动意图，控制设备放电，从体外刺激收缩手臂肌肉，带动肢体产生运动。对于健康人来说，这种控制肌肉的方法多此一举，但是对于中风患者，却是福音。这不但是肌肉变得有力，也激发受损系统周围的脑细胞，让大脑重新获得控制肢体的能力。
Y：老先生对康复机器人赞不绝口，我对这套设备也是充满好奇。中风多年不能运动的手，戴上脑电帽就能抬起，损坏的大脑还可以被修复吗？这到底是怎样的原理呢？
M：给大家用嘴直白的语言来解释，我们的神经系统有一个非常重要的属性，就是可塑性，运动皮层相应的神经受伤或者坏死的时候，那么相邻近的周围的这种神经元系统，可以通过某种训练的方式，再获得这样的功能。我们可以通过训练性的脑接口技术，解读它相应的一些脑电的信息并进行解码，同时解码后的指令继续编码，通过我们的功能性电刺激的技术产生相应的肌肉收缩，然后产生相应的动作，我们从外边来看就是，人在想象这种动作的同时，肢体也产生相应的动作。我们想我们左手动的时候，我们左手就真的会动起来。那么由此就形成了一个“脑—机—机体”这样一个脑机之间的一个信息环路。这样的环路一部分是我们运动的脑区，另外一部分是我们运动的肢体，两部分都会得到锻炼。
M：其实我们很多研究上的发现，并不是完全我们之前能够预料或者设想到的。像这样的一套训练性的脑机接口技术，我们在这之前，很朴素的是希望把我们的，在康复临床里面已经用的，运动想象疗法，用我们运动想象型的脑机接口技术来替代，然后产生这样一个新的一套系统。但当它真正用于临床的时候发现，的确有很多患者能够起到之前我们所不能有到的效果。比如说刚才的那个老人，所以这些都给我们极大的信心。当然了，我们现在这套系统的恢复效果，还是存在着很多的个体差异性，所以我们现在从机制上面，也在尝试着去寻找。那么恢复良好的人，他究竟为什么会有这样更好的效果。我们现在已经研制第二代的神工系列的人工机器人康复系统。现在也正在进行第三代的研制。
而正在研制的第三代神工机器人的出现就有效解决了以前的主动训练和被动训练各有利弊的问题，有效融合了两大训练系统之间的优势，可以产生连续动作，而且连续动作过程当中他的步态信息会通过无线传输到我们的数据采集和处理终端，通过一套监控系统，进过分析建模处理，把相应的控制指令返回。这套系统服务人群的受众面可能就更广，包括原有的中风人群，以及脊髓损伤的人群。预期在今年年底明年年初的时候会完成整套样机的调试，希望将来会给更多的运动功能障碍的患者提供更好的帮助，让他们有更高的生活质量，重燃生活的希望。
应用引起军方关注
记者来到天津大学实验室，看到研究员在在操作一个飞行员模拟的任务，研究人员告诉记者，这是另外一种BCI的形式，叫做被动式BCI，是通过工程化的技术手段，收集他人大脑和以及其他的一些生理信号去解析人现在的认知和心理精神状态。
G：天津大学神经工程与康复实验室 博士生 顾斌
Y：我还以为他是用脑子去控制这个就是模拟驾驶，它其实是在读取他在驾驶时候一个状态，可以这样理解吗？
G：没错，就是现在这种应用，更多的是面向一些高危或者是一些长时间需要将注意力集中在一个地方比如说航天飞行以及军事这些，在这些领域，他们对实时监测非常感兴趣，您可以假设一个场景，就是飞行员在同时处理这些常规操作，我得既要处理我得飞行姿态，武器系统，顾及其他的目标任务，对对，他们在这个途中，就是飞行员要长时间的把精神注意在这个点上，很难，他的大脑就是认知资源，会被很大的占用，这个呢，我们在工程学上呢我们叫做他的脑力负荷逐渐增大。
被动脑机接口解读人类情绪
M：被动式的脑机接口技术，不管是通过脑电图也好或者其他的检测方式，它都可以对我们这种大脑功能的某一个状态，进行解读，这其中特别有意义的，就是对我们大脑的一些特殊的认知状态，比如说我们日常生活当中，我们的情绪，我们可以通过被动脑机接口的方式进行解读。
Y：也就说我现在高兴，不高兴了或者说我现在累了，不兴奋，他可以知道？也就是被动脑机接口解读人类情绪？
M：他可以知道。大家都知道情绪是一种影响人类活动的很重要的一种这个生理因素准确的解读，那么对于我们的日常生活，甚至对于我们的工作来说的话，都是非常重要的，
帕研究人员运用帕纳斯——一个近代的情绪的理论派别将抽象的情绪量化。在实验之前，先对被测试者看到一些大家公认的一些，强烈的，积极地消极的，或者是悲伤的这些情绪进行标定，作为实验的基础。在被测试者看完一段短片之后，将情绪以数据的形式记录在电脑之中，研究人员可以分析出观看不同内容的情绪变化，这就是大脑在观看短片后最真实的反应。
目前这项技术在应用上的尝试是用它来做人在看一些影片，或者看广告客观的一个反映。理论上，还可以看到真实地判读人的各种负面情绪。但是临床应用对于现在来说，还有一些更多的测试需要去做，因为大脑毕竟是一个非常非常复杂的一种大脑认知功能非常复杂，现在我们对大脑的了解还太少。
双刃剑的争议
如果大脑最原始的数据被计算机实时监测，人类隐藏的情绪和思想，将暴露无疑，当原本抽象的意念，变为具体的数据后，读取，传输，控制人的思想，可能成为现实，科幻电影中，让人不寒而栗的场景，真会出现吗？
Y：我们说到，它可以检测到我的情绪，它有可能影响大我得情绪吗?
M：是有可能的，我们现在的发现，可以通过某些物理刺激的实行，让我们的情绪能够得到自我的调控，比如说我们施加合理的一些，电场，磁场，甚至包括我们的一些通过周围视觉的环境的一些营造，让我们的情绪往我们希望能够达到的那种正性的情绪来变化，
Y：但是这项技术产生以来，也伴随着一些争议，就比如说有没有担心过，人被机器控制，或者是说我被其他人控制，有这样的技术的担忧吗？
M：对，任何一项新兴的技术的出现，往往会带来正负两方面的效益，双刃剑，人类去运用火的时候，火给人们生活生产带来极大帮助的同时，也带来了很多的危险，我们不可能因噎废食，我们要合理的去利用它，对我们还是应该去发展它。
Y：所以我们看到啊，像脑机这样的技术，现在用于医疗，用于人的健康，也是感觉很振奋，很欣慰的事情，
M：我们仅仅是做到了其中的一小步，
Y：就未来的路还很长，现在有个词叫脑洞大开，我们来开一开脑洞，就是这个脑机接口技术还有哪一些可能，
M：我自己想来，其实脑机接口，可以为我们，更为重要的，就是我们现在人工智能的发展，提供一个极大的帮助，也许将来我们不会再讨论，到底是人强还是机器强，人机将来是一种明确的协作关系，而不是一种竞争关系，帮助他们连接的也许使我们的脑机接口，也就是我们的BCI技术。
Y：人都可以做到半人半机器了。
M：对，这就是我们所要说的电脑人化，就是我们的这种复合人，将来的话，人一定都会和我们的机器产生有效的连接，我特别喜欢一句话，当人类挥起锄头的那一瞬间，锄头就已经成为人身体延长的一部分。人机技术一直在进化。
随着生物技术，材料技术的快速发展，我们希望这项技术加速进入人们的生活，也期待这项技术，可以让我们了解到人类大脑的奥秘，造福于人类。
联系客服
