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脑机接口的技术原理，是在大脑产生动作意识或受到外界刺激时，神经细胞会产生毫伏级的微弱电活动，大量神经细胞   活动形成脑电波。脑电波根据动作意识或外界刺激的不同，会有特定的节律或空间分布，借助   高性能生物电信号采集系统（脑机接口）可以捕捉脑电波并根据算法转换为数字信号。

非侵入式脑机接口系统

繁复的技术语言，可以浓缩为最后一段话简单表示核心技术，是捕捉脑电波将其转化为数字信号。目前已有的脑机接口技术分类，可以根据不同维度分为单向、双向刺激，侵入式和非侵入式道路。

从交互模式，可以分为单向与双向刺激。单向刺激即机 - 脑的单向通道，使得广义的 BCI 包括机 - 脑交互，脑深部刺激术   ( DBS ) 、经颅磁刺激 ( rTMS ) 等同样可以被列入。而双向刺激就是脑—机和机—脑同时工作的闭环通路。

此外，还有从采集方式出发的侵入式和非侵入式两种道路。非侵入式脑机接口的技术特点，是无需植入脑部即可发挥作用的脑机接口。而在实际技术层面的呈现方式，可以是基于事件相关电位的视听觉脑机接口范式，或是基于想象运动的脑机接口范式，也可以是基于事件相关电位和感觉运动节律的多种混合范式。

由于颅骨对信号的衰减作用和对神经元发出的电磁波的弥散效应，记录到的信号质量会明显降低，除了最经典的非侵入式脑机接口技术（BCI），还有脑磁图（MEG）、功能性核磁共振成像 （fMRI）和近红外技术等也是常用的非侵入式技术手段。

而侵入式的可以分为直接插入大脑灰质的完全侵入式和植入颅腔但位于灰质之外和部分侵入式。优点在于能够精确的观察到单个神经元的兴奋情况，获取的神经信号质量高。缺点在于目前无法跨人脑功能区联动，并且存在免疫排斥和愈伤组织的问题，可能导致信号质量的衰退甚至消失。

但侵入式对于单项特殊需求人群具有显著效果。如视觉障碍或是行动障碍的人群，可以针对性的进行特殊感觉重构和运动功能重建。这也是目前脑机接口技术典型应用之一。诸如辅助类的假肢啊，帮助一些残疾的患者直接通过意念可以控制假肢，更灵活的一些抓取，脑卒中患者也可以穿戴外骨骼进行康复训练。

除此以外，脑机接口当下核心应用场景，在于人机交互，主要是非侵入式的应用，其实也可以结合当下较为火热的元宇宙相关技术。人们可以通过 BCI-VR/AR，可以精准的进行交互，包括控制外部机器骨骼进行操作，从脑电波信号解码反馈多维度动作进行的人机交互。

如此看起来，脑机接口似乎离我们很近，只差着跨时代的临门一脚。

三、脑机技术，如何改变未来

当下脑机接口领域的玩家，不算少。但是主流的玩家和技术方式，的确是屈指可数。

大众最为熟悉的势力，就是马斯克。在 2016 年，马斯克成立 Neuralink 公司，目标是制造可植入人脑的芯片，以增强记忆、推动人脑和计算设备的直接连接。并在• 2021 年 4 月成功让猴子通过意念玩游戏。主要技术方式是微型、微创和无线传输的脑机接口技术，走侵入式芯片的路径。

同样商业化路径的下场公司还有   Facebook（现改名为 Meta）。布局时间同样是 2016 年，目标是利用神经影像学和神经电生理学创造一个 " 未来的沟通平台 "。其后一年的 Facebook F8   开发者大会上首次公开脑机项目，目标是完全实现人类用意念打字。 

学术类的尝试更为深入。主流代表就是美国杜克大学神经工程研究中心，其创始人米格尔 · 尼科莱利斯（Miguel Nicolelis）一度被视为脑机技术的领军人物，主要技术方向用脑机接口实现脑机神经康复，支持用覆盖广大皮层区域的电极来提取神经信号。并且 FDA 于 2021 年 4 月也已批准首款脑机接口手功能康复机器人。其让大众熟知的案例是在 2013 年，Nicolelis 团队从巴西的脊椎国家病伤库中选取了 8 位由于脊椎损伤而长期截瘫的患者，通过脑控机器人训练，使 8 位患者中的 7 位重新获得了部分的下肢感觉和肌肉控制力，并由完全瘫痪变为部分瘫痪，其中一名 28 岁的患者在 2014 年巴西世界杯进行了开球。

脑机康复原理图