1.何为脑机接口

你一定见过这样的画面：

科幻电影《黑客帝国》中，人类通过“脑后插管”进入虚拟世界；

美剧《上载新生》中，通过上传记忆，人类实现赛博转世；

电影《流浪地球》中，人类将思维上传至计算机，制造出数字生命……

在科技引领下，人机融合展现出无限可能，催生了无数的新概念、新科技、新产品，脑机接口便是其一。当科幻走进现实，脑机接口的研发除了结合应用场景下的技术交织迭代，还需要怀抱人文的伦理与底线，探索科学的未知与边界。

脑机接口（Brain-Computer Interface, BCI）是与人工智能关联的当代前沿技术之一。从广义的角度，脑机接口可以理解为世界上任何一个计算机系统与人的神经中枢神经系统建立的直接联系通路，实现脑与外部设备间的信息交换。

从技术路径上，根据脑信号采集过程与大脑的接入方式，脑机接口可分为“非侵入式”和“侵入式”两种。

侵入式脑机接口需要将电极或传感器等硬件器件植入到大脑内部，以直接捕获神经信号。“近几年，马斯克陆续在Neuralink的直播中向大家演示了猴子用意念移动光标，在屏幕上打出英文短句的行为。这属于标准的侵入式脑机接口的研究案例。”上海交通大学计算机科学与工程系吕宝粮教授在央视《对话》栏目的访谈中如是说。他进一步科普了脑机接口实际应用的认知范围，由于涉及到手术的风险和伦理限制，在未来相当长的一段时间里，侵入式脑机接口为人类的服务，可能仅限于疾病的诊断与治疗。

非侵入式脑机接口无需将传感器植入人体，它依赖可穿戴设备和信号处理技术，因此有更广阔的应用范围。面对的主要挑战在于研发先进的传感器和更高效的信号处理算法，从而能最大限度地排除环境干扰，接收清晰头皮脑电信号，并以此进行大脑活动的解码。

2.脑机接口的医疗应用延展生命的广度

脑机接口除了在技术领域带来新一轮的革命，同时，也深化了人类对“脑”的研究，拓展了大脑的边界，甚至一定程度上，延展生命的广度。

脑机接口技术从上世纪六十年代延伸至今，早已成为一门交叉学科的研究课题，其间，研究者们不断结合神经科学、临床医学、材料科学、微纳电子科学和计算机科学等多个学科，实现了脑机接口技术的跨跃式发展，在医疗、教育、游戏等领域展现出了巨大价值。

以医疗领域为例，运动障碍的帕金森病和情感障碍的难治性抑郁症等，都可以利用脑深部电刺激的脑机接口技术进行治疗，通过把电极植入到大脑深部的某一个核团，给予某种特定频率的刺激，从而达到治疗的效果。

吕宝粮教授携手科研团队长期深耕于情感脑机接口研究，开发了世界上数据量最大、种类最多的情感脑机接口数据集SEED以及多种情感交互范式、情绪诱发素材、多模态情感脑机接口架构、多模态深度学习算法和脑电大模型，这些研究正在拓展到患者群体庞大的抑郁症客观评估、早期诊断与数字疗法。

“抑郁症就诊率8.7%，80%的综合医院没有精神科，而抑郁症患者门诊量仍每年增长20%，优势医疗资源分布极不均衡。”

“抑郁症发病率高、自杀率高、误诊率高。目前的诊断依赖量表，重度抑郁障碍误诊率达65.9%。”

——《2019中国抑郁症领域蓝皮书》

面对我国在抑郁症诊疗上的严峻挑战，吕宝粮教授创立的上海零唯一思科技有限公司正在研发一款基于多模态情感脑机接口技术的医疗设备——情绪“X”光机，以辅助临床精神科医生对抑郁症进行客观评估。吕宝粮教授介绍说，患者只需在情绪“X”光机上进行5-10分钟的情感交互实验，设备通过同步采集患者的脑电、眼动、微表情、语音等信号，实现对患者的情绪状态、抑郁症状、认知能力、睡眠质量、注意力等指标的快速、准确的估计，从而实现对抑郁状态的自动、客观评估。

脑机接口技术也为难治性抑郁症提供了新的诊疗方法。吴晓天是世界上首个在人脑中植入“脑机接口”的难治性抑郁症患者，32岁的他已经患病16年，轻生多次，各类疗法也没有效果，直到2023年1月18日瑞金医院功能神经外科孙伯民主任为他在体内装入脑起搏器的脑机接口装置，才彻底改变了他的生活，他把这一天称为他的重生日。

Q：脑机接口于他而言意味着什么？

A：终于找回自己的人生，获得超越界限的快乐，他说。

3.把握伦理，科技向善

脑机接口技术的发展是一个不断从科幻走向现实、从实验室走向实际应用、从医疗领域走向其他领域的过程。作为一种能深刻影响着人类发展进程的新技术，脑机接口仍存在许多有待攻克的难题，既包括技术层面，也包括伦理。

假设私欲与技术无限膨胀，任何人或动物都有可能被恶意植入脑机接口装置，我们不仅可以让他人读取到自身的脑信号，甚至可能从外界逆向强制输入信号，改变我们的记忆和情绪。如果没有伦理体系的支撑，脑机接口的使用范围很可能会成为控制大脑的“思想钢印”，造成不可估量的后果。到那时，缸中之脑也好，数字永生也好，人类还是最初诞生的人类吗？面向未来的新情况，人类又是否应该拥有某种神经权利捍卫自身？

谈及这一问题，吕宝粮教授对此表示：科技向善的本质是人的运用方式，作为研究人员，在对产品的研究过程中应努力平衡高性能与高风险、治疗与增强之间的难题，明确画出一条“红线”，推广范围不越界，应用行业不越界，并严格进行数据与隐私的保护。严守界限的同时，尽力探索科学的边界，推动脑机接口技术向合乎伦理的方向发展，为人类带来福祉。

道阻且长·行将则至

目前，吕宝粮教授仍在带领团队致力于情感脑机接口的基础算法、关键技术及临床落地应用的研究，在国家科技创新2030重大项目的支持下，他们正在开展面向抑郁人群的无创脑机接口及应用验证研究。

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