今年出现了令人难以置信的大脑植入组合，可以记录、解码和改变大脑活动。
听起来像是似曾相识——脑机接口也免费存在于我的脑海中 去年的综述， 但有充分的理由。神经科学家正在构建日益复杂和灵活的电子芯片，以破纪录的速度将机器智能与我们的大脑和脊髓无缝集成。以前的科幻小说——例如帮助瘫痪的人恢复行走、游泳和划皮艇的能力——现在已经成为现实。
今年，大脑植入进一步改变了人们的生活。不那么秘密的酱汁？人工智能。
一颗植入物 帕金森病患者的脊髓会慢慢破坏一种用于计划运动的脑细胞，从而转化了他运动的意图。几十年后，这个男人又可以轻松地漫步在海滨小路上了。这项研究为恢复其他大脑疾病的运动能力铺平了道路，例如 卢·格里格氏病，与肌肉的神经连接慢慢瓦解，或者患有中风脑损伤的人。
另一次审判 使用电刺激来增强脑外伤患者的短期记忆。精心定时的电击可以在受伤后几十年内提高注意力，让参与者能够同时处理多项日常任务并追求阅读等爱好。
大脑植入物也作为诊断工具蓬勃发展。 一项研究 使用植入物来解码与抑郁症相关的脑电波模式并可能预测复发。这项研究破译了健康大脑和抑郁大脑之间的大脑信号有何不同，这可能会激发更好的算法来推动大脑活动远离抑郁。
但也许最大的进步在于解码语音——这些技术 将想法转化为单词和句子。这些技术为失去说话能力的人们提供支持，为他们提供与亲人交流的另一种方式。
以下是新一代“2023 年亮点”读脑术”植入物。
想法转文字
我们的说话速度约为每分钟 150 个单词。对于大脑植入来说，这是一个很高的门槛。
许多神经系统疾病，如中风、瘫痪或闭锁综合症，都会剥夺一个人说话的能力——即使他们的思维仍然清晰。 今年年初 斯坦福大学的一个团队帮助一名 67 岁的女性以每分钟 62 个单词的速度恢复了言语，是之前植入速度的三倍多。这位女士因卢伽雷氏症而失去了声音，这种疾病慢慢侵蚀了大脑控制言语、运动和最终呼吸肌肉的能力。
该研究 她使用庞大的词汇库从两个来源解码她的讲话：布罗卡区（大脑的“语言中心”）的电活动，以及她嘴周围的肌肉。这些信号被输入循环神经网络（一种深度学习算法）来区分语音的基本元素。在短短三天内，该系统就能够以创纪录的速度解读这位女士的想法，尽管存在一些错误。
另一个系统 变得更好了。该设备（称为 ECoG，用于皮层电图描记术）不是使用穿透大脑的电极，而是由放置在大脑表面以捕获电信号的小板状电极组成。它仍然需要植入颅骨下方，但限制对大脑敏感组织的损害。每个电极大约有图钉头大小，可以记录高质量的神经信号。
心电图是 第一次使用 在本世纪初记录癫痫患者的言语和运动信号。它很快发展成为一种设备，允许 一个人 患有锁定综合症的人在家中使用植入物交流他们的想法。
新鲜的是人工智能的引入。一些算法可以解码声音运动的大脑活动（例如，舌头的位置和嘴巴的形状），而大型语言模型（例如为 ChatGPT 提供支持的模型）则根据数据构建句子。尽管该系统能够以每分钟大约 78 个单词的速度将大脑信号翻译成文本，但大约四分之一的单词存在错误。但非语言交流弥补了这些错误：植入物使用面部表情来激活数字化身，为患者提供了另一种交流方式。
转折点
脑植入物是一种脑机接口。顾名思义，这些设备将大脑与计算机连接起来。 创新中心 他们将两者联系起来，对创造性的解决方案持开放态度。
大多数系统测量大脑中的电活动，并且通常需要将电极连接到可以解码神经活动的计算机的电缆。
这一年， 一项研究 用无线植入物切断电源线。该系统由散布在大脑中的柔性、颗粒大小的电路板组成，可以检测并暂时存储活动的变化。这些“节点”将数据无线传输到耳机形状的接收器，接收器处理信息，通过节点控制大脑刺激，并为阵列供电。尽管是无线的，但该系统仍然需要手术才能植入。
替代？无需手术即可捕获大脑信号的设备。
一项研究 使用人工智能将功能性磁共振成像 (fMRI) 数据（一种非侵入性技术）转化为人思想的“要点”。该技术不会将大脑活动转化为文字；而是将大脑活动转化为文字。相反，它会随着想法的演变而捕捉它们，即使确切的单词在翻译中丢失了。 另一项研究 使用嵌入在头皮上的电极的泳帽状头带测量大脑活动。当用户在脑海中默读句子时，帽子在人工智能的帮助下将他的“想法”翻译成文本。
其他设备正在探索将机器与大脑连接起来的全新方法，例如通过光。 最近的一项研究 结合了经过基因工程改造的神经元，可以对光做出反应，并使用灵活的探针，用不同颜色的 LED 光激活这些神经元。结合控制灯光设置的通用技术，该设备拥有超过一千个独立的 LED 像素，可以同时控制多个单独神经元的活动。
脑细胞很吵闹。新设备有助于理清杂音，解决特定心理角色背后的大脑回路。它激活了小鼠大脑深处五毫米的神经元——大约 最厚的部分 的人类皮质。
范式转变
大脑植入物不是读心机器。但随着技术的发展，可能会遇到很多 道德地雷。例如，以文本形式传播思想的设备可能会无意中侵犯隐私。
联合国教育、科学及文化组织（教科文组织）已经在展望未来。这个夏天，他们 发布了蓝图 在神经技术方面，随着大脑植入物冲向未知的未来，呼吁制定全球监管和道德框架。该组织此前为其他关键突破制定了类似的指导方针，例如如何使用和共享人类基因数据以及如何开发人工智能来改善整个社会。
大脑植入物发展迅速，但它们在现实世界中的应用才刚刚开始。变革的力量伴随着责任。关于获取、平等、隐私以及更哲学地讲，作为人类意味着什么的全球对话不应该是事后才想到的。相反，随着我们继续进入电子人时代，它可能与技术本身一样重要。
