无需动手或开口,仅凭意念就能在屏幕上流畅输入文字,这一曾出现在科幻作品中的场景正通过脑机接口技术变为现实。美国麻省总医院和哈佛大学医学院的研究人员近期在《自然·神经科学》期刊上公布了一项突破性进展:他们开发的新型脑机接口使四肢瘫痪患者能够通过“意念”在虚拟键盘上打字,输入速度达到每分钟110个字符,准确率高达98.4%,这相当于健全人使用智能手机打字速度的81%。这一研究成果为肌萎缩侧索硬化症(渐冻症)和高位截瘫等疾病患者提供了高效沟通的新途径,也标志着脑机接口技术从实验室走向临床应用的关键一步。
该技术的核心在于在大脑与外部设备之间建立起一座“信息桥梁”,绕过受损的神经和肌肉通路。此前,科学家们曾尝试通过解码大脑的语言意图来合成语音,或识别手写动作,但这些方法存在速度慢、易出错或对患者残余运动能力有特定要求等局限。
研究团队选择以人们最熟悉的电脑键盘输入方式作为切入点。他们指导两名四肢瘫痪患者——一位患有肌萎缩侧索硬化症,另一位因颈椎脊髓损伤而瘫痪——在脑海中想象用手指敲击键盘的动作。植入大脑运动皮层的微型电极捕捉到这些神经信号,并利用深度神经网络模型将其转化为屏幕上的文字。该系统仅需约30句的练习即可完成校准,这种“即学即用”的低门槛特点使其具备了融入日常生活的潜力。
这项研究是脑机接口技术快速发展的缩影。全球范围内,脑机接口技术正在多个领域加速推进。在重症医疗领域,植入式设备帮助患者重新连接世界:瑞士洛桑联邦理工学院的团队通过植入式“电子桥梁”,帮助脊髓损伤患者恢复了行走能力;美国Neuralink公司已验证用户可通过意念控制鼠标和玩游戏;中国清华大学自主研发的侵入式脑机接口“NEO”也协助瘫痪患者实现了脑控抓握。在非植入领域,技术创新也日新月异:澳大利亚悉尼科技大学的研究人员利用无创多通道脑电技术,实现了意念语言的解码输出;中国科学院自动化研究所团队则通过少通道可穿戴设备“SignBrain”,实现了闭眼状态下的意念打字。目前,脑机接口技术已能解码运动、语言和文字信息,未来有望解码更复杂的图像、音乐乃至思维过程。
尽管取得了显著进展,脑机接口技术在从实验室走向实际应用的过程中仍面临挑战。植入式设备的长期生物相容性、无创技术的信号解码精度,以及实现更自然的“双向交互”(即读取大脑指令并向大脑传递触觉等感知信息)是待解决的难题。此外,设备的小型化、便携性、易用性以及降低手术创伤也是需要考量的因素。更重要的是,随着大脑信号的读取和解析成为可能,如何保护“思维隐私”和神经数据安全,成为技术发展中必须同步应对的伦理议题。
随着微创、无创、可穿戴及双向闭环技术的不断成熟,脑机接口将逐步实现从“功能的重建”到“潜能的拓展”,最终迈向人机共融的“脑机智能体”时代。从辅助失语患者恢复表达,到为截肢者配备智能假肢,再到解码和重构人脑的认知功能,以及发展脑机融合智能,脑机接口技术的潜力巨大。当“心想事成”从一句美好的祝愿变为触手可及的现实,一个深度融合人与机器的新时代正加速到来。
(作者为中国科学院自动化研究所研究员)