脑机接口:挑战在于非侵入地准确读取脑内信号,又如何传回脑内( 三 )


而信息采集通量和准确性与设备的植入方式正相关 , 方式分为侵入式和非侵入式 。 二者都有各自的优点和问题 。
非侵入式是指无需通过侵入大脑 , 只需通过附着在头皮上的穿戴设备来对大脑信息进行记录和解读 。 “这种技术虽然避免了昂贵和危险的手术 , 但是由于颅骨对于大脑信号的衰减作用 , 以及对于神经元发出的电信号的分散和模糊效应 , 使得记录到的信号强度和分辨率并不高 , 很难确定发出信号的脑区或者相关的单个神经元的活动 。 ”李博士说到 。
之所以出现以上问题 , 是由于神经电位在传递过程中会受到诸多影响 。 “机器首先要能听到大脑的声音 , 这是目前脑机接口发展最大的障碍 。 大脑‘说话’的方式非常独特 , 它通过在不同的时间点激活不同的脑区 , 来表达不同的意图 。 同时脑内信号的收集过程中也会收到不同程度的干扰 , 进而降低脑电图信号的清晰度 。 要克服这些问题 , 最好的办法就是通过神经外科手术直接把脑电图设备嵌进大脑里 , 也就是所谓的侵入式脑机接口 。 “
侵入式可以通过手术等方式直接将电极植入到大脑皮层 , 这样可以获得高质量的神经信号 , 但也同样面临着风险 。 “首先 , 侵入式往往伴随着开颅手术 , 安全风险和成本较大 。 由于异物侵入 , 可能会引发免疫反应导致电极信号质量衰退甚至是消失 。 ”
信息采集是只是解题步骤的开始 , 信息分析和再编码是第二个难点 。
“收集好了足够多的信息后 , 就要进行信号的解码和再编码以处理干扰 , 而与大脑直接相关的输入、输出信号的读取和解码是最困难的 。 ”李博士表示 , 人脑的神经信号作用方式十分复杂 , 且由于脑功能的复杂性以及人类对脑认知的局限性, 目前我们只能部分识别脑电信号, 实现大脑的部分功能 。 “而在不打开脑子的情况下完成所有信息的读取和解码 , 我觉得对于现在而言是一个 impossible 的任务 。 ”
而提到反馈 , 李博士表示 , 将所获得环境反馈信息后再作用于大脑也非常复杂 。 人类通过感知能力感受环境并且传递给大脑进行反馈 , 感知包括视觉、触觉、听觉、嗅觉和味觉等等 。 脑机接口要实现这一步其实是非常复杂的 , 包括多模态感知的混合解析也是难点 , 因为反馈给大脑的过程可能不兼容 。