脑机接口技术及应用的思考

最近赋思头环在国内个别课堂上的应用引起了网络热议。这是一款基于脑机接口技术的产品，用于提升用户专注力水平，采用的是一种基于非侵入式脑机接口技术的神经反馈训练方法。当前网上评论主要有两个焦点：第一，技术原理是否可靠？第二，应用场景是否合适？应该说网络科普的水平参差不齐，无论是自媒体还是传统媒体都存在被误导的可能性，有必要对这一“新技术”做一梳理，使讨论回归客观和理性。科学被大众理解需要时间。

所谓的脑机接口技术（Brain-Machine Interface或Brain-Computer Interface，英文缩写BMI/BCI），是已经研究了多年的课题，指的是不通过传统的身体动作、语言或者视觉等信息采集方式，而是通过某种装置直接实现大脑和计算机之间进行信号传递的一种技术。根据信息采集设备是否需要穿透人体皮肤，脑机接口技术又分为侵入式脑机接口和非侵入式脑机接口。其中赋思头环采用的非侵入式脑机接口，相对于侵入式脑机接口，由于采集设备不需要穿透人体皮肤，不会造成感染和组织损伤，具有更高的安全性。

赋思头环提升专注力的功能依靠“神经反馈训练”方法，这是一种利用大脑可塑性，基于学习和经验来改变大脑的生理结构、强化大脑功能的脑机接口应用范式， 《美国科学院院刊》（PNAS）在2000年就发表过相关研究成果。神经反馈训练的目标是改善脑神经活动的方式，其核心是在改善过程中形成一个闭环系统，即用户一边进行自主调节，实现脑神经活动的转换，一边实时记录这种变化，并将测量结果以多种感知方式反馈给正在接受神经反馈训练的用户。由于人体大脑的复杂性，在进行没有反馈的自主调节时，大脑的变化是用户自己感觉不到的，因此调节的方向和程度都有很大的随机性。神经反馈训练则通过一边调节，一边反馈，可提升自主调节的效率并纠正调节过程中的错误方向，相对于单纯的自主调节，可加速脑神经活动的改善过程。 事实上，神经反馈训练方法可改善普通人群的专注力、认知能力、情绪调节能力。 在1970年代开始就一直有多项严谨研究进行中，相关结果发表于《科学》和《临床神经生理学》等专业杂志。相对于其它专注力改善的手段，神经反馈训练方法，有大量科学证据支持，无需服用药物，无需接受电击、磁疗等额外理疗手段，是一种安全的专注力提升手段。神经反馈训练对于大脑的作用，有点类似于人工智能算法建模时，利用大量数据训练算法模型，通过模型损失函数的适应度值对模型的节点参数进行优化，有了这种训练，才有精准的算法模型出来。 为了实现神经反馈训练，科学家们采用了多种大脑功能记录的手段包括侵入式电极、脑电波EEG、功能性磁共振成像(fMRI)和功能性近红外光谱成像(fNIRS)等。赋思头环所实现的神经反馈训练方法是通过单通道脑电采集仪记录前额页活动的EEG信号，以对用户自主调节大脑专注力的过程进行反馈。前额页的大脑活动与人大脑的专注力息息相关，2016年《自然—神经科学子刊》（Nature Neuroscience）曾发表文章，记录了普林斯顿大学的科学家，通过检测前额页的活动进行专注力相关的神经反馈训练，达到了很好的提升效果。实验结果表明，经过2小时的训练，实验组在持续性注意力任务中的表现显著优于对照组。
这些研究表明， 相对于采用其它手段的神经反馈训练方法，基于EEG信号的神经反馈训练方法响应速度更快，时间分辨率高，方便检测设备的小型化、微型化，因此具有显著的优势。原理上，这也是赋思头环着重于采用EEG信号进行神经反馈训练，并研发成功可穿戴式神经反馈设备的原因。事实上，除了赋思头环，也还有其它基于可穿戴脑电设备进行神经反馈训练的先例。 脑机接口技术的商业化在技术诞生初期就一直有人尝试，15年前在硅谷就有相关创业公司并得到一线VC投资。2015年，麻省理工学院（MIT）的Karydis等人就基于商用可穿戴脑电设备进行了神经反馈训练相关的研究。NASA在今年3月份专文报道过赋思产品，且美国国家举重队的运动员也在使用这一产品。赋思头环的技术原理是可信的，品质应该是可靠的。 脑机接口及人工智能技术的发展日新月异，应用场景也相对是新鲜事物。和其他人工智技术类似，脑机接口的应用场景所蕴含的社会、法律、道德和伦理等课题值得学者们进一步研究。 首先，从鼓励创新的角度，对任何新技术，社会和企业，都应该有一个开放和包容的心态；同时，我们也必须严肃地探讨技术和应用场景需要遵循的规范。

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