戴一条细细的多模态脑机头环，琶洲实验室的研究人员不需要动手或开口，仅目视平板电脑轻轻眨眼，配合轻轻转头，不用伸一根手指或说一句话，就能控制轮椅移动、指挥机械臂为自己递来水杯……

看到这人脑思维控制外部物体的“科幻场景”，你在惊叹之余，是否还有点好奇，“读心”到底是怎么实现的呢？

不卖关子，琶科小博士带你一探究竟！

脑机接口技术的工作原理

根据脑机接口与大脑的连接方式，脑电信号的获取方式，可分为非侵入式、半侵入式和侵入式三种。其位置和特征如图所示。

脑机接口信息传输形式有三种：单向输出型脑机接口，单向输入型脑机接口，双向脑机接口。

这里简单介绍单向输出型脑机接口，以断肢者控制假肢为例进行阐述。人体的每种指令信号是由大脑中各种特定的神经元产生的。残疾者大脑中仍存在控制肢体运动的脑电波，即运动想象电位。残疾者的幻肢痛，有一部分原因是大脑中还保留着控制断肢的神经元集群。所以说只要能接收到该神经元集群的信号，就有了控制假肢的基础。

但是我们肢体以外的物体在大脑中没有对应的神经元，那又如何实现对该物体的控制呢？其实我们大脑中，有许多没有被调动的神经细胞，它们可以通过学习转化成对应的神经元，利用这些神经元我们就能实现对该物体的控制。李远清教授介绍，脑机接口通常可分为四个模块。第一个模块是脑信号的采集获取；第二个模块是对收集到的脑信号进行分析，解码大脑的意图和大脑的状态；第三个模块是把分析结果进行应用，比如控制外部的设备等；第四个模块是反馈，机器将外部情况反馈给大脑，大脑进而调整策略，调整脑信号，这样就形成了一个脑机互动的“闭环”。

脑机接口技术的研究进展

脑机接口作为当前神经工程领域中最活跃的研究方向之一，是下一个生命科学和信息技术交叉融合的主战场。在生物医学、神经康复和智能机器人等领域具有重要的研究意义和巨大的应用潜力，近10年来，脑机接口技术得到了长足的进步和飞速的发展，应用领域也在逐渐扩大。

在《脑机接口领域的研发态势分析》一文中，展示了2010—2021 年间脑机接口领域研究热点的演化情况。2020—2021年研究热点应用表现为意识障碍（DOC）患者情感识别、临床诊断和预后；估计和预测癫痫；上肢中风康复等。琶洲实验室常务副主任、华南理工大学教授李远清团队的研究方向与上述热点密切相关。例如脑机AI智慧病房面向肢体残障、脊髓神经损伤、中风、渐冻症等肢体障碍人士。李远清教授表示：除了团队目前在做的一些养老助残的应用，心理疾病的干预，心理健康、情绪的调节外，脑机接口还可以用来训练小孩子的注意力，这对于小儿多动症等问题的改善都将有很大帮助。

资料参考

[1] 傅俊英,剧伟伟,齐　静,毛军文.脑机接口领域的研发态势分析[J].全球科技经济瞭望,2022,37(7):59~68

[2] https://zhuanlan.zhihu.com/p/76363987

[3] https://www.cas.cn/kx/kpwz/202106/t20210603_4791244.shtml

[4] bilibili: https://www.bilibili.com/video/BV1zF411D7aF

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