科普:腦機接口技術的發展歷程
腦機接口(Brain-Computer Interface,BCI)指在人或動物大腦與外部設備之間創建的直接連接,實現大腦與設備的信息交換。其作用機制是繞過外周神經和肌肉,直接在大腦與外部設備之間建立全新的通信與控制通道,它通過捕捉大腦信號并將其轉換為電信號,實現信息的傳輸和控制。隨著腦機接口的發展,其內涵也在不斷豐富。
德國精神病學家Hans Berger首次從人類大腦中記錄并將其命名為腦電圖(Electroencephalography,EEG),首次揭示了大腦活動與電信號之間的聯系。Berger的研究是人類對大腦神經活動探索的開端。
1969年
德裔美國神經學家Eberhard Fetz進行了人類歷史上第一個真正的腦機接口實驗。實驗將猴子大腦中一個神經元的活動與儀表盤的指針運動關聯起來,當神經元被觸發的時候,儀表盤的指針會轉動。
1973年
美國加州大學洛杉磯分校的Jacques J. Vidal在其論文中首次明確提出了“腦機接口”這一專業術語,并完成虛擬光標控制實驗。這被認為是BCI領域的正式開端。往后,腦機接口技術開始進入應用實驗階段。
近年來,腦機接口技術在醫療領域中主要應用于運動功能恢復、認知障礙和衰退診斷、閉環神經調控等方面。通過不斷研究深入,有很多高水平的研究成果涌現出來,并且部分成果也已從試驗研究轉換成了能夠在實際場景中進行的真實應用,進一步推動了腦機接口技術在醫療領域的發展。例如深部腦刺激技術,通過立體定向手術將電極植入腦內特定核團,利用高頻電脈沖調控異常神經環路功能,該技術原先獲批主要是應用于帕金森病、特發性震顫等運動障礙疾病的治療,但隨著研究的展開,目前也適用于癲癇、疼痛及部分精神疾病領域。
腦機接口技術發展至今已完成了從早期探索論證到應用試驗的轉換,雖然仍面臨不少需解決的問題,也面臨著多種挑戰,如核心技術還處于瓶頸期、系統安全評估困難、倫理治理面臨多方面困境等方面。但是不可否認的是目前正處于蓬勃發展的關鍵窗口期,未來腦機接口技術也將會繼續加速發展。
參考來源:
[1]范存航,張宏玉,呂釗.腦機接口發展歷程:從實驗室到前沿應用[J].張江科技評論,2025,(03):4-7.
[2]姜彥麗,劉新玉.腦機接口技術的研究現狀與發展趨勢[J].科技視界,2024,14(04):56-58.
