《自然》：腦機接口正在揭示更多大腦隱藏的秘密

·腦機接口爲研究人員提供了一種獨特的方法來探索人腦的組織方式。比如，對腦機接口的研究顛覆了傳統大腦解剖的假設，同時，這些研究還有助於科學家們瞭解腦機接口本身對大腦的影響，以及如何改進這些設備的性能和功能。

移動假肢、控制一個會說話的頭像、快速打字……這些都是癱瘓患者通過使用腦機接口（BCI）做的事情。

腦機接口（Brain-Computer Interface，BCI），即大腦與機器相連的接口，它在大腦與外部設備之間建立了一個能夠直接傳送信號的通路，這些通路捕獲大腦的神經活動，解碼器系統分析這些信號並將其轉換爲命令。

當地時間2月20日，《自然》（Nature）雜誌發文討論了腦機接口的未來發展及意義。文章稱，腦機接口爲研究人員提供了一種獨特的方法來探索人腦的組織方式。比如，對腦機接口的研究顛覆了傳統大腦解剖的假設，揭示了大腦不同區域之間的邊界和功能描述並不像人們想象的那樣清晰明確，而是更加模糊和複雜。同時，這些研究還有助於科學家們瞭解腦機接口本身對大腦的影響，以及如何改進這些設備的性能和功能。

模糊的邊界

美國斯坦福大學（Stanford University）的神經科學家Frank Willett指出，腦機接口技術使得科學家們有機會記錄大腦多個區域的單個神經元的活動，“這種記錄方式是以往無法實現的，並且對於理解大腦的功能和機制非常重要。”

加州大學（University of California）的神經外科醫生Edward Chang提到，腦機接口技術不僅可以記錄較短時間內的神經活動，還能夠在較長時間跨度內對此進行測量。這種能力使得科學家們可以研究一些需要較長時間才能理解的現象，比如大腦的可塑性。因此，腦機接口技術的發展爲神經科學研究提供了強大的工具，有助於深入理解大腦的工作原理和功能。

教科書通常將大腦區域描述爲具有明確的邊界或分隔區，但腦機接口的記錄表明情況並非總是如此。

2023年，Willett的團隊在一名患有運動神經元病（肌萎縮側索硬化症，ALS，俗稱“漸凍症”）的患者腦內植入腦機接口，以實現語音生成。根據預測，神經元們會分別調控各自“轄區內”的肌肉，例如，有些神經元負責下顎運動，有些負責喉嚨運動，有些則負責嘴脣運動。

事實卻與之相反。研究人員發現一種混合的情況，即不同目標的神經元（即調控不同肌肉的神經元）混在一起，沒有按照預期的方式形成清晰的分組。 Willett描述：“從解剖學來看，這件事非常混雜。”

荷蘭烏得勒支大學醫學院（University Medical Center Utrecht）的神經學家Nick Ramsey同樣發現了此問題。他們將腦機接口植入大腦的一個部位，該部位對應手部運動。通常，大腦一個半球的運動皮層控制着身體對側的運動，即左半球控制右側身體部位的運動，右半球控制左側身體部位的運動。然而，實驗中發現，當受試者試圖移動右手時，植入在左半球的電極接收到了不僅是右手的信號，還有左手的信號。這一發現是意料之外的，Nick Ramsey稱：“我們正在努力弄清這一現象是否對運動很重要。”

靈活的思維

此外，腦機接口還幫助研究人員揭示了大腦思考和想象的神經模式。

荷蘭馬斯特裡赫特大學（Maastricht University）的神經科學家Christian Herff開發了一種腦機接口植入物，能夠在參與者低聲說話、或想象說話但不動嘴脣時實時生成言語。Herff解釋，在低聲或想象說話時，腦機接口設備接收到的大腦信號與實際說話時的類似。

“這意味着即使有人無法說話，他們仍然可以通過想象和腦機接口來溝通，這增加了臨牀上通過腦機接口對話的人數。”

“即使身體不能做出反應，癱瘓患者仍然保留着言語或運動的程序，這有助於研究人員對大腦的可塑性做出結論，即能夠在多大程度上重塑和重建大腦神經通路。”《自然》文章寫道。

在腦機接口的實際應用方面，走在最前列的無疑是特斯拉首席執行官埃隆·馬斯克（Elon Musk）。2月20日，馬斯克在一場Spaces直播活動中透露，旗下的腦機接口公司Neuralink的首位人類受試者“似乎已完全康復，沒有出現我們所知的不良反應，受試者只需要思考就可以在電腦屏幕上移動鼠標”。馬斯克還表示，Neuralink現在正試圖讓受試者儘可能多地點擊鼠標按鈕。

在馬斯克的設想中，受試者可以通過思維控制電腦。“試想斯蒂芬·霍金的打字速度超過專業打字員的場景——這就是我們想達到的目標。”馬斯克在談到Neuralink的第一款產品（Telepathy）時表示。

美國布朗大學（Brown University）腦機接口專家John Donoghue在接受《Scientific American》（科學美國人）採訪時表示：“目前的問題是，恢復感官輸入（如視覺）涉及大腦中的電刺激，與僅記錄單細胞神經活動相比是完全不同的。據我所知，還沒有任何證據表明目前的神經植入物裝置可以以任何方式創建感官系統。”