美国华盛顿大学研究人员设计出脑网络成功实现脑联网《资讯》

07-03

近年来，脑科学与脑机接口的研究发展迅猛。这些新技术在人脑与外部设备之间建立起沟通的桥梁，从而弥补人类的缺陷与不足，特别是在医学方面有着极大的应用价值，成果主要体现在为残障人士实现视觉、听觉以及肌肉运动等方面的辅助功能。相关研究大多是通过将大脑以某种形式与外部设备连接，实现脑电波信号与相关指令信号间的转换。在华盛顿大学研究人员设计的“脑网络（BrainNet）”中，三个人采用脑与脑之间的接口，玩一个类似俄罗斯方块的游戏。这样第一次证明了两件事：超过两个人的“脑脑联网”；一个人只需要用脑就可以发送信息给他人，也可以接收来自他人的信息。

（图片来源：Mark Stone/华盛顿大学）

（图片来源：Rob Reinhart）

例如，美国杜克大学的神经学家团队发布的一项报告称，一组因脊椎损伤而截瘫的病人，使用脑机接口（BCI）、虚拟现实（VR）设备、骨骼康复机器人可穿戴装置，通过大脑活动模拟控制双腿展开行走训练，恢复腿部肌肉的自由移动，以及下肢触摸和疼痛感知。

（图片来源：AASDAP）

然而在脑机接口的基础上，科学家们希望进一步打造“脑脑接口（brain-to-brain interface）”，让脑与脑联网来协同解决复杂问题。这也就是所谓的“脑联网”，即连接每个人的大脑，建立以人脑为基础的“社交网络”，实现“心灵感应”式的交流。

（图片来源：华盛顿大学）

4月16日，团队将研究成果刊登在《自然》杂志推出的期刊《科学报告（Scientific Reports）》上。尽管去年9月份，这项研究发表在预印本网站“arXiv”之后，就获得了媒体的广泛关注。

华盛顿大学保罗·艾伦计算机科学与工程学院教授、纳米技术中心联合主任、论文通信作者 Rajesh Rao 表示：“人类是社交动物。我们相互沟通来合作解决问题，否则我们谁也解决不了自己的问题。我们想知道一群人能否只使用他们的大脑来合作。这就是我们为什么会想出BrainNet。在那里，两个人帮助第三个人解决问题。”

与俄罗斯方块游戏一样，这个游戏展示了在屏幕顶部有一个方块，然后需要在屏幕底部形成一行。两个人（发信者）可以看到方块和行，但是无法控制游戏。第三个人（收信者）只能看到方块，但是可以告诉游戏是否转动方块以成功地连成行。每个发信者决定方块是否需要转动，然后从大脑发出那个信息，通过互联网到达收信者大脑。然后，收信者处理那个信息，从大脑直接发送命令（旋转或者不旋转那个方块）给游戏，有望完成并清除一行。

下图为游戏的示例。收信者看到左边的图片，发信者看到右边的图片。顶部的一行图片展示游戏开始时的屏幕。发信者（右图）可以看到底部绿色的一行，但是收信者看不到。中间的一行图片是当发信者有机会选择审核收信者的决定时，他可以建议收信者改变他们的想法。底部的图片：成功！发信者改变收信者想法后的两个屏幕。

（图片来源：Jiang, et al. 2019, Scientific Reports）

团队邀请了五组参与者来玩16关游戏。对于每一组来说，所有三个参与者都在不同的房间，彼此无法看到、听到与交谈。

每个发信者可以看到电脑屏幕上显示的游戏。屏幕的一侧显示单词“是（Yes）”，另一侧显示单词“否（No）”。“是”选项下方的LED每秒闪烁17次；“否”选项下方的LED每秒闪烁15次。

论文第一作者、艾伦学院本硕连读项目的学生 Linxing Preston Jiang 表示：“一旦发信者作出是否旋转方块的决定，他们就会集中注意力在相应的灯上，向收信者的大脑发送‘是’或‘否’信号。”

（图片来源：Mark Stone/华盛顿大学）

发信者戴着脑电图帽，脑电图帽采集他们大脑中的电活动。灯的不同闪烁模式，触发大脑中能被脑电图帽采集到的独特活动。所以，随着发信者凝视与他们选择对应的灯，脑电图帽就会采集到那些信号，然后电脑通过在屏幕上显示出一个朝着他们期望选择移动的光标，提供实时反馈。然后，这些选择被转化为“是”或“否”的答案，再通过互联网发送给收信者。

（图片来源：Mark Stone/华盛顿大学）

论文合著者之一、华盛顿大学心理学系、学习与脑科学研究所（I-LABS）助理教授 Andrea Stocco 表示：“为了向收信者发送信息，我们采用了一根末尾如同魔杖般的线，它看上去就像收信者脑后的小球拍。这个线圈刺激翻译眼睛信号的大脑部分。从根本上说，我们‘欺骗’了大脑背部的神经元，散布一种它们已经从眼睛接收到信号的信息。然后，参与者会感知到明亮的弧线或者物体突然出现在他们眼前。”

（图片来源：Mark Stone/华盛顿大学）

如果答案是：“是的，转动方块”，那么收信者将看到明亮的闪光。如果答案是：“否”，那么收信者什么也不会看到。在作出是否转动方块的决定之前，收信者接收到来自发信者的输入。因为收信者也穿戴者脑电图帽，所以他们可以采用与发信者一样的方法选择“是”或“否”。

发信者有机会审核收信者的决定，如果他们不同意，可以发送纠正信息。然后，一旦收信者发送第二个决定，小组中的每个人都会发现，他们是否清除了那一行。平均来说，每个小组81%的时间都成功清除了一行，也就是说，16次尝试中13次是成功的。

研究人员想要知道，随着时间推移，收信者是否学会基于可靠性信任某个发送者。团队故意地挑选某个发信者成为“坏发信者”，并且在16次中有10次迅速反转他们的响应。这样一来，“是，转动方块”的建议将会被收信者当成“否，不要转动方块”，反之亦然。随着时间推移，收信者从对发信者保持相对中立，变成强烈地偏好来自“好发信者”的信息。

团队希望，这些成果将为未来的脑脑接口铺平道路，从而使人们可以解决一个大脑无法解决的困难问题。研究人员也相信，这是一个恰当的时间来展开更大规模的对话，这个对话主要关于这种脑增强研究的伦理标准，以及开发协议来保证人们的隐私随着技术提升而得到尊重。研究小组正在神经技术中心与神经伦理学团队合作，来应对这些类型的问题。Rao 表示：“但就目前来说，这还是婴儿学步。我们的设备仍然非常昂贵，并且占据很大的空间，而且目前的任务只是一个游戏。我们正处于脑接口技术的起步阶段，我们只是刚刚起步。”

文章来源：环球创新智慧

芬琳油漆怎么样

水性漆品牌

什么墙漆又好又环保