透過腦機介面（BCI）技術了解大腦健康

根據哈佛醫學院的數據，人腦非常複雜，估計有 860 億個神經元形成超過 100 兆個連接。幾十年來，解碼大腦和從中收集的數據一直留給神經科學家和研究實驗室，但由於腦機接口（BCI）技術的興起，大腦數據變得比以往任何時候都更容易獲得。

這些創新設備有助於將神經活動轉化為即時、可操作的見解，使用戶能夠更好地了解自己的精神狀態、增強注意力、監控壓力並支持整體健康。

什麼是腦機介面？

一個腦機介面是大腦中的電活動與外部設備（即電腦）之間的通訊。大腦通訊介面透過分析大腦訊號來工作，最常見的是透過腦電圖（EEG）感測器，該感測器將大腦活動的結果轉發到所需的設備。

現代神經技術可以說始於 100 年前漢斯·伯傑（Hans Berger）在腦電圖方面的工作，這標誌著科學家第一次能夠捕捉到大腦活動的讀數。多年來，腦電圖已經得到改進，可以捕獲更詳細的數據，其他進步，例如功能性磁振造影（fMRI），它透過分析血流來測量大腦活動，對我們了解大腦的功能做出了重大貢獻。

腦機介面技術的演變

腦機接口（BCI）利用從早期神經技術中獲得的知識來採取下一步行動，並在大腦和外部設備之間提供直接通信鏈接。這句話最初是由雅克·維達爾（Jacques Vidal）在 1970 年代創造的，當時他開創性地研究使用非侵入性腦電圖來實現人腦和計算機屏幕之間的通信²。

對靈長類動物的實驗利用手術方法定位傳感器，以檢測與灰質直接接觸的腦電波。採用手術、非侵入性和部分侵入性方法的人體試驗已經持續了幾十年，其中將設備植入顱骨內但大腦外。隨著最近聯網智慧型裝置和其他技術的出現，實現各種設備之間的即時交互，腦機介面（BCI）的可能性正在迅速擴大。

利用人工智慧理解大腦的進步

科學家在直接記錄和解釋來自大腦的訊號時一直面臨的主要挑戰之一是範圍問題。大腦會產生大量信息，因此跟上大量電脈衝並理解它們一直是一項艱鉅的任務。

隨著人工智慧的發展和廣泛部署的可行性不斷增強，現在有一條更清晰的前進道路，可以以伯傑從未想像過的方式捕獲和聚合這些大腦數據。與典型的基於雲端的運算相比，更依賴鄰近性的邊緣人工智慧方法可能特別有效，它利用邊緣運算的即時速度來管理 BCI 設備捕獲的資料負載。

腦機介面的應用

直接從大腦捕獲訊息並將其轉化為行動的能力具有巨大的潛力。以下是腦機介面研究幫助醫療科技公司探索的幾種可能性。

心理健康

腦機介面技術是一種強大的神經治療工具，適用於患有焦慮、注意力不足多動障礙（ADHD）、憂鬱症或創傷後壓力症候群（PTSD）的個人，幫助他們自我調節心理健康。透過提供異常腦電波模式的即時視覺回饋，使用者可以增強對自己心理健康的自我意識，並逐漸訓練大腦採取更健康、更平衡的神經活動。

輔助溝通

無論一個人是由於肌萎縮側索硬化症（ALS）等進行性疾病而失去說話能力，還是因受傷導致說話困難而癱瘓，BCI 都在為他們實現溝通方面取得重大進展。

認知改善

BCI 可用於提供直接的神經反饋，增加人的 alpha 活動，刺激記憶力、注意力持續時間和整體認知。這可以透過多種方式應用，從幫助飛行員保持警覺到延長中風患者的恢復時間。

疾病檢測

直接與大腦互動的設備可以幫助診斷某些神經系統疾病和精神疾病，在某些情況下，可以透過直接接觸受損區域來成為解決方案的一部分。

腦機介面（BCI）技術的技術表現 — 透過腦機介面（BCI）技術了解大腦健康 4

當前的大腦接口設備

正在進行大量努力來開發用於實驗室外實際應用的可用腦機接口設備。以下是追求這項技術的公司的一小部分樣本。

神經

總部位於波士頓的新創公司 Neurable 正在尋求利用耳機、眼鏡和頭盔等日常設備，以非侵入性和無縫的腦機介面方法，幫助用戶提高生產力和心理健康。他們的第一個商業產品是耳機，它使用嵌入耳墊中的 12 個腦電圖傳感器。

腦電圖感測器處理大腦訊號並使用人工智慧來確定佩戴者的專注程度，幫助使用者更好地了解他們何時最有效率以及何時需要精神休息。這款耳機與 Neurable 的應用程式配對，用戶可以在其中存取他們的大腦數據並深入了解他們如何更聰明地工作。

認知

Cognixion ONE 被宣傳為世界上第一個具有增強現實可穿戴語音™的腦機接口。它提供了一個非侵入性神經接口，專注於幫助非語言人士更有效地溝通。 Cognixion ONE 使患有腦癱、肌萎縮側索硬化症和其他神經系統疾病等溝通障礙的人能夠更自然地進行溝通。

該眼鏡使用上下文感知預測鍵盤和眼動追蹤技術在鏡片上顯示使用者的預期訊息，使其他人能夠看到並理解佩戴者試圖表達的內容。創新的 AR 眼鏡消除了通常與當前技術相關的電線和電腦顯示器，為用戶提供了更多的移動性，使他們能夠在不妨礙視線的情況下與他人交談。

神經鏈接

埃隆·馬斯克（Elon Musk）創立的神經技術初創公司 Neuralink 是一種植入式 BCI 神經芯片，旨在讓四肢癱瘓患者通過大腦活動控制他們的設備。該晶片稱為 N1 植入物，安裝在生物相容性外殼中，旨在承受比人體更惡劣的條件。它使用小型電池，通過壓實機從體外無線充電。 Neuralink 採用先進的低功耗晶片和電子設備，將神經訊號無線解碼到 Neuralink 應用程序，幫助將大腦訊號轉化為行動。雖然仍處於早期臨床試驗階段，但該公司的目標是最終恢復個體的運動功能，甚至恢復天生失明者的視力。