腦機接口技術方案

腦機接口(Brain-Computer Interface,BCI)技術形成于20世紀70年代，是一種涉及神經(jīng)科學、信號檢測、信號處理、模式識別等多學科的交叉技術。20多年來，隨著人們對神經(jīng)系統(tǒng)功能認識的提高和計算機技術的發(fā)展，BCI技術的研究呈明顯的上升趨勢，特別是1999年和2002年兩次BCI國際會議的召開為BCI技術的發(fā)展指明了方向。目前，BCI技術已引起國際上眾多學科科技工作者的普遍關注，成為生物醫(yī)學工程、計算機技術、通信等領域一個新的研究熱點。

BCI是一種連接大腦和外部設備的實時通信系統(tǒng)。BCI系統(tǒng)可以把大腦發(fā)出的信息直接轉換成能夠驅動外部設備的命令，并代替人的肢體或語言器官實現(xiàn)人與外界的交流以及對外部環(huán)境的控制。換言之，BCI系統(tǒng)可以代替正常外圍神經(jīng)和肌肉組織，實現(xiàn)人與計算機之間或人與外部環(huán)境之間的通信。簡單的事，“腦-計算機”接口技術就是將人類的思維和計算機相結合，即從人腦到計算機之間的一條通信電路，通過實體界面如計算機界面刺激腦組織傳遞特有的感覺信息，這種刺激編碼經(jīng)大腦認知，產(chǎn)生特定的目的，通過大腦命令，計算機產(chǎn)生相應的行為。

腦機接口是允許大腦與各種機器之間進行通信的系統(tǒng)，實現(xiàn)腦與設備的信息交換。簡單來說，就是實現(xiàn)用意念去控制機器。隨著腦機接口發(fā)展到腦機交互，進而向智能腦機交互發(fā)展，可預見的將來是腦機智能融合，腦機接口的定義和范疇也不斷充實和擴展，腦機接口不僅僅向外部輸出指令，也向大腦輸入反饋，特別是給予大腦電、磁、光、以及聲的輸入或刺激等。因此，從廣義上講，深部腦刺激（DBS）、經(jīng)顱磁刺激（TMS）、經(jīng)顱交流電刺激（tACS）、經(jīng)顱直流電刺激（tDCS）和經(jīng)顱超聲刺激（tUS）等均屬于腦機接口范疇。腦機交互是人機交互的手段，可以幫助殘疾人修復視覺、聽覺等感知功能和運動功能，讓正常人的工作生活更加健康效率高。

腦機接口提供了腦狀態(tài)監(jiān)測、人機信息交互與控制的全新途徑,在醫(yī)療、教育、游戲、航天和軍事等領域有著廣闊的應用前景：
1.醫(yī)療健康

醫(yī)療健康是腦機接口技術最直接的成果轉化，主要有功能恢復和功能強化兩個方向。功能恢復主要是對殘障人士進行神經(jīng)反饋和康復訓練，在醫(yī)院已有開展應用。功能強化主要是通過技術手段將超級芯片植入大腦，以增強個體的某些能力，比如馬斯克創(chuàng)辦的Neuralink公司。

2. 神經(jīng)教育

腦機接口可以作為探測和訓練的工具，互動情況。對于有ADHD的兒童，腦機接口還可以訓練他們更加集中注意力于當前的任務中。測查學生在上課時的注意力集中情況，對課堂活動的注意力集中程度。

3. 萬物互聯(lián)

腦機接口技術逐漸走向市場應用，比如利用腦電信號控制太空機器人、智能輪椅等。智能家居是腦機接口與IOT（物聯(lián)網(wǎng)）技術的跨領域創(chuàng)新結合，腦機接口類似于“遙控器”，它幫助人們用意念控制開關燈、門、家電設備等，甚至可以控制家庭服務機器人。

4.定向神經(jīng)可塑性訓練

該研究旨在研發(fā)激活“突觸可塑性”的神經(jīng)刺激方法,建立加強或削弱兩個神經(jīng)元之間連接的訓練方案,以加速認知技能的獲得,提高技能訓練效果。該訓練對人的外周神經(jīng)系統(tǒng)進行電流/磁刺激,激活大腦神經(jīng)的突觸可塑性過程,刺激影響神經(jīng)系統(tǒng)的化學物質生成,從而增強大腦學習能力,提高學習效果。