刊登日期 : 28/02/2022
利用“意念”操控物体不再是人类的空想，愈来愈多脑波科技产品，如脑电波控制玩具、脑波情绪灯等，出现在我们的生活中。在国家“十三五”科技创新成就展上，脑波火车项目成功吸引众人目光。
脑波产品的原理是什么？脑科学研究已成为各国科技发展必争的前沿高地，去年9月，酝酿了6年的“中国脑计划”正式启动，当中有哪些研究领域值得关注？
“脑波火车”快与慢 与大脑专注度有关
“脑波火车”也叫“意念火车”，戴上特制脑电波发带后，需要高度集中注意力，当注意力达到设置数值后，脑电波转化成动能，火车模型就会在跑道上奔跑。注意力愈集中，火车前进速度愈快；当注意力下降到设置数值以下，火车就会停止前进。
据研发“脑波火车”的视友科技负责人介绍，脑波火车采用了脑机接口技术，通过采集和分析大脑思维过程中产生的脑电波讯号，解析出大脑的专注度、放松度、焦虑度等讯号，再用这些讯号实现人脑与脑波火车的通讯和控制。
通过“脑波火车”的运行速度，人们能了解到自己大脑的情绪、专注、紧张等状态，还能据此按照一定的方法调整，从而达到改善、提高大脑的目标，这是近年来在大脑健康和心理健康领域比较热门的脑电生物反馈训练技术。
脑机接口的技术（Brain-Computer Interface，简称BCI），是指在人或动物大脑与电脑等外部设备之间建立直接的连接通路。通过对于脑电讯息的分析解读，将其进一步转化为相应的动作，正是用“意念”操控物体的基本原理。
脑机接口技术是人工智能的下一代技术，被看作人工智能和人类智能相结合的融合智能，主要分为非植入式和植入式两种技术路径。
非植入式脑机接口是在不破坏人体大脑的情况下，比如利用核磁共振、红外线、脑电等技术，采集大脑中非常细微的脑电变化、讯号变化，然后识别大脑中的讯息。“脑波火车”需要可穿戴设备的辅助，属于非植入式脑机接口技术。其优点是不需要外科手术的介入就能直接采集和处理讯号，但缺点是讯号微弱、不够精准。
而植入式脑机接口是指在大脑中植入电极或晶片，优点是可以精准地监测到大脑单个神经元的放电活动，多用于帮助基本丧失能力的患者实现义肢器械操作。但这种方式会对大脑造成一定的损伤，可能会损伤大脑神经元，且开颅手术也会有感染的风险。
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脑机技术成功案例 中国高位截瘫病人用“意念”饮可乐
2020年1月，浙江大学医学院附属第二医院神经外科完成了中国第一例植入式脑机接口临床研究。参与试验的72岁志愿者张先生，他数年前因车祸导致颈髓重度损伤，虽然大脑功能健全，但四肢完全瘫痪。
在步进为 0.1 毫米的手术机械人的帮助下，研究人员将 Utah 阵列电极植入张先生控制右侧上肢运动的运动神经皮层。手术成功后，张先生能够用“意念”控制机械手臂，完成喝可乐、吃油条、玩麻雀和握手等一系列动作。
据悉，这次研究首次证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制可行，有助于肢体瘫痪患者进行运动功能重建，从而提高生活质量，未来也将对辅助运动功能、失能者（丧失自理能力）功能重建、老年机能增强等更多领域有积极影响。
中国脑计划 聚焦“脑机智能技术”等研究
脑科学研究目前是各国科技发展必争的前沿高地，继欧盟的人类脑计划、美国的大脑计划以及日本的脑/思维计划后，中国也提出了将“脑科学与类脑研究”上升为国家战略，于2021年9月启动“中国脑计划”。
而据科技部网站发布的科技创新2030“脑科学与类脑研究”重大项目2021年度项目申报指南显示，研究将围绕脑认知原理解析、认知障碍相关重大脑疾病发病机理与干预技术、类脑计算与脑机智能技术及应用、儿童青少年脑智发育、技术平台建设5个方面。
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