脑机融合技术的哲学审思( 二 )

一脑机接口的类型
何为脑机融合技术？简言之，该技术是以脑机接口技术为基础，包括脑到机、机到脑、脑到脑等不同信息传输方式的技术统称。作为技术基础的脑机接口(Brain-Computer Interface ，简称“BCI”)则是指在生物(人或动物)大脑与外部设备或环境之间建立起一种新型的实时通讯与控制的系统，从而实现脑与外部设备的直接交互[1] 。它结合了神经生理学、计算机科学和工程学的方法、进路和概念，致力于在活体大脑和人工执行器之间建立实时双向联系[2]767 。不难看出，这里的“脑”意指有机生命形式的大脑或神经系统， “机”主要指可感知、计算及执行的外部设备。 “脑机接口是连接大脑和机器的双向信息传输通道，机器端通过记录和解码大脑信号来感知生物端的意图和状态，生物端通过接受机器端的编码刺激来获得命令和反馈。 ”[3]13
(一)根据脑机接口与大脑的连接方式不同，一般将脑机融合分为三类：
1.侵入式脑机融合(Invasive BMI) 。该方式通过神经外科开颅手术，直接将记录神经活动的电极丝植入大脑灰质层，当神经元发生电活动时，便可通过电极丝传入记录电极之中，因此能够快速识别、解码神经信号。其优点是精准度、信噪比都比较高，能够获取不同的信号[4] 。但缺点也很明显，即开颅手术会带来脑部创伤，术后可能出现胶质疤痕，同时还可能引发机体的免疫排斥、生物兼容性以及难以预测的风险等[5] 。目前该类型脑机接口主流的支撑技术为多通道在体电生理记录技术(multichannel) ，即用单个或多个神经元电极丝植入大脑皮层，记录神经元放电活动；该技术主要应用于医学治疗，帮助重症瘫痪病人恢复运动功能；或者用于科学研究中的动物实验[1][2]768-772 。
2.非侵入式脑机融合(Noninvasive BMI) 。该方式无需外科手术，就像佩戴头饰一样戴上脑电帽，利用电极记录、分析大脑发出的电信号。其优势是操作简单、便捷，安全无损伤。但是信噪比较低，由于体外记录其可测神经范围、精准度有限，且易受到其他部位的肌肉信号、噪音因素等干扰[6] 。目前，这种脑机融合直接用于脑部治疗的实例并不多，主要还是采集脑部信号用于科学研究。非植入式脑机融合典型的设备就是颅外脑电图扫描仪(EEG) 。通常是让生物主体戴上脑电图扫描仪，收集、记录其头部产生的电信号。随后，将这些微弱的信号放大并传输入到计算机进行处理，再通过机器学习等算法，将这些信号转化为相应的行为动作[2]768-772 。
3.半侵入式脑机融合(Semi-invasive BMI) 。该方式与侵入式原理相似，但不是植入电极丝而是将密集芯片放入大脑皮层外的脑膜上。这种脑机接口可探测、解析脑皮层外部的神经电信号，对脑部损失相对较小，但记录的深度和精度不及侵入式脑机接口。目前皮层外脑电记录技术(Electrocorticogram ，简称ECoG) ，主要用于癫痫、颅脑外伤等有需要开颅手术的临床病人。