美国华盛顿大学实现人类首次非侵入式脑脑接口精神控制,可见信号输出者与接收者所戴的帽子不同
昨天,美国华盛顿大学公布了人类首次“非侵入式脑对脑接口实验”,不需要在大脑内插入电极,一人成功遥控了另一人的手部运动。
在许多游戏里,都有一些具备“精神控制”特技的角色,不需直接接触,就能控制其他人。而本实验是人类迄今为止最与此接近的突破性进展。
8月12日,华盛顿大学计算机科学与工程教授拉加什·拉奥(Rajesh Rao)戴上能读取脑电图(Electroencephalography,简称EEG)的电极帽,看着电脑屏幕,但不动手,只是臆想自己在玩游戏。
当他要向目标发射炮弹时,他想象着自己移动了右手,让光标点空格键“开火”。
电极帽读取了他的这个想法所产生的信号,并通过互联网,用Skype把这个信号发到大学校园另一头的实验仪器上。而在那部机器旁坐着的正是志愿者——学习与脑科学研究所心理学副教授安德烈·斯托克(Andrea Stocco)。
斯托克与拉奥一样,不许主动活动,也看不到Skype屏幕,不知道信号的到来。不同的是,斯托克连动的想法都不能有。
他戴的帽子也与拉奥的不一样,只有一个大大的磁刺激线圈(经颅磁刺激,Transcranial magnetic stimulation,简称TMS),正对着他的左运动皮层部,这里控制着他右手的运动。
信号抵达的瞬间,几乎是立刻地、无意识地用右手食指按了键盘上的空格键,好像是在“开火”。
实验圆满成功,整个过程均有视频记录,并遵守一套严格的国际人类试验准则。
斯托克说:“互联网这种连接计算机的方法,现在可以成为连接大脑的方式。我们希望能实现知识在人脑间的传播。”
美国华盛顿大学实现人类首次非侵入式脑脑接口精神控制(原理图)
价值巨大 危害有限
科幻游戏和小说不仅激发了研究人员的想象力,也激起了普通民众的担忧。有的人会质疑这项技术未来的安全性。
但拉奥说,这一技术只能读取特定的简单脑信号,并不能读取人类思想,也不能使任何人违背你的意志来肆意控制你的行动。
虽然实验是“非侵入式的”,但仍需要专业设备和理想的实验条件才能完成。
华盛顿大学的生理学助理教授香特尔·普拉特(Chantel Prat)说:“我想有些人会担心,那是因为他们大大高估了此项技术。实际上,不可能在人们不察觉或不情愿的情况下,应用此技术。”
斯托克认为,该项技术极具价值,例如当驾驶员突发健康问题时,地面人员可以遥控飞机上的乘务员或乘客,使飞机降落;或者让瘫痪病人用意念告诉别人他需要食物和水——而最妙的是。即使两个人说不同的语言,从一个人到另一个人的脑信号也是管用的。
“这次只是基本的单向信息流,下一步将在两个大脑之间,直接进行更加对等的双向交流。”拉奥说。
“精神控制”领域竞争激烈
“精神控制”研究虽然很少为大众所知,但竞争激烈程度空前,各研究组在短短1年内就取得了不少重要成果。
今年2月,杜克大学的科学家把两个只有头发1%宽的微电极阵列植入两只老鼠的大脑皮层运动区,并将电极连接起来。
这两只老鼠都接受过训练,在接受视觉信号刺激后,会压动两根杠杆中“正确的”一根。实验时,两只老鼠被分开,一只仅能接受视觉信号,但没有杠杆可动,另一只可以动杠杆,但没有视觉信号刺激。
结果发现,接受视觉信号刺激的老鼠,通过“精神控制”使另一只老鼠压动杠杆,而且压动“正确”杠杆的概率达到60%~72%。
这一实验中,老鼠可以在笼子里跑来跑去,并非固定在杠杆前,因此接受信号者的“动作幅度”大于华盛顿大学的实验。但其缺点也很明显,需要植入电极,是“侵入式”的。
今年4月,美国哈佛大学科学家柳承世(Seung-Schik Yoo)宣布成功地进行了人对动物的“精神控制”实验。
该实验原理与华盛顿大学的实验基本相同,不同点在于,柳承世将超声波聚焦在老鼠控制尾部运动的大脑皮层上,刺激老鼠摆动尾巴。
看上去此做法不需要“经颅磁刺激”,似乎更有肆意控制他人的“危险”,但实际上,为了确保超声波聚集在正确位置,老鼠是被死死固定住的。
在此之前,柳承世小组还曾用志愿者的脑电波控制鼠标运动,实现了“非入侵式”的人脑—机器接口。
中国科学家在脑—脑接口上研究相对较少,但在脑—机接口上已有不少成果。
2010年,国家自然科学基金委员会“视听觉信息的认知计算”重大研究计划就资助了“首届中国脑—机接口比赛(China BCI 2010)”。
2012年2月,中国浙江大学求是高等研究院脑机接口研究团队宣布,他们运用计算机信息技术成功提取并破译了猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号,使猴子的“意念”能直接控制外部机械。
2012年4月,香港中文大学宣布研制出一个“脑机接口”系统,可将脑电波转换成繁体中文字,让全身瘫痪而无法说话的病人,有机会打开心窗。
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