从脑机接口到脑器交互的变革

时间：2022-04-27 10:54:01 | 来源：行业动态

时间：2022-04-27 10:54:01 来源：行业动态

如果说脑机接口是元宇宙的重要实现路径，那么脑器交互则是实现意识在数字世界永生的关键。

脑机技术是大脑与外界设备或者外界环境之间建立的一个直接的连接，它就没有经过外周的系统，从而实现大脑与外界设备的信息交换。脑机接口有很多分类，包括根据接口是否具有创伤性，可以分为侵入式的脑机接口和非侵入式的脑机接口。另外，根据信息传输的方向，也可以分为脑控的脑机接口和控脑的脑机接口这两种。近几年，把脑控的脑机接口和控脑的脑机接口进行结合，也越来越受到大家的关注。

当前的脑机接口研究多集中在脑控方面，也取得了一些比较亮眼的展示性应用。脑控脑机接口，重点在信号的获取、解码与应用，因此属于技术导向的研究，但技术导向往往与需求的贴合度不够，这也决定了现在的脑机接口研究真正落地的很少。要改变这种窘境，尧德中教授认为需要大力发展控脑类的脑机接口研究（包含强脑和健脑），也就是从需求出发，要了解哪些人的脑需要被调控，具体需要调控什么，怎么调控。而这需要更多的脑科学、脑疾病知识，或者更深入的交叉融合。

尧德中教授表示，在脑机接口的研究中，我们注意到不能只简单考虑脑与外界的关系，因为脑与外界的交互一定是受整个人体支撑的，因此脑机接口研究不能脱离脑功能发挥作用的整个人体环境。即我们不仅要关注脑与外界设备的交互，也要同时关注脑与生物器官的交互。在2010年我们提出了脑器交互的概念，并推动从脑机接口到脑器交互的变革。在这个概念里，既包含了脑机接口的部分，也包含了脑-生物器官交互，这两部分的结合是提升人类智能的根本途径。

为了促进这一工作，最近电子科技大学信息医学中心与Taylor Francis合作创办了脑器交互学国际期刊（ Brain-Apparatus Communication - A Journal of Bacomics），这也是国际上在脑机接口领域的第2本专业期刊。

从体验层面看，脑机接口的感知还处于一个很初级的水平，简单的运动意图、外界刺激下的视觉响应这些可以被捕捉解码，触觉等感官体验在脑机接口研究中也有初步的探索。

尧德中教授认为，影响脑机接口解码准确性的一个重要原因是个体差异、状态差异都非常大，个体脑信号的巨大差异往往会导致在部分人上找不到某个脑机接口范式的有用信号（脑机接口盲），这个问题在生物脑实验中是很难解决的，尤其人脑无创研究范式中是很难窥探其内在原因的。要解决这种个体差异的问题，一个有效的方法就是建立脑机接口的理论模型，在个体的虚拟脑上进行脑机接口研究，找到个体的特异性脑信号，并在脑机接口算法层面进行优化适应。在这方面，电子科技大学走在了领域的国际前列，不仅推出了国内首个数字孪生大脑（Digital Twins Brain，DTB）模型，还首次开展了基于DTB的无创稳态诱发电位（SSVEP）脑机接口信号的研究，从而开始了同时基于生物脑和数字脑的双脑BCI研究模式，有可能对未来BCI的发展产生深远的影响。

尧德中教授表示，假如建立了一个人的精确的数字孪生脑模型（DTB），人的思维、记忆等就能够在这个脑模型中存储、运行、迭代更新。当然这个技术依赖于对大脑机制的精准刻画、依赖数字脑模型的精准建模，这是类脑研究的必经之路，这两个方面的技术是非常困难的，也是值得我们长时间探索的。我们团队建立了的DTB，如果未来这个数字孪生脑模型进化到足够的精细、能更真实地反映大脑活动，实现脑功能的孪生，那未来意识在数字世界永生也是可能的。