让瘫痪患者重获行动能力，帮助失语者重新与外界交流......这些曾经的科幻场景，正通过脑机接口（BCI）技术逐步成为现实。随着BCI从实验室走向临床，人类与机器的关系也在发生着改变。
2024年12月6~7日，天桥脑科学研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute）与国际BCI协会（BCI Society）联合举办、复旦大学附属华山医院提供特别支持的BCI国际联合会议成功举办。会上国内外专家的主题报告和交流讨论，不仅展示了国内外BCI领域的最新应用进展，也让我们隐约窥见了BCI技术的未来发展方向。
Alexander von Lühmann：
让BCI“走出实验室”
如何让BCI像智能手表一样便携？德国柏林工业大学的Alexander von Lühmann教授给出了答案。他开创性地将功能性近红外光谱（fNIRS）与扩散光学断层扫描（DOT）相结合，显著提升了脑活动解码的精确度的同时，让复杂的BCI设备简化成为可随身携带的智能设备。
▷ Alexander von Lühmann教授. 图源：BCI国际联合会议
这项研究的突破在于，它能够将困在实验室里的前沿科技转化为日常可用的健康管理工具。其非侵入性与便携性，使得BCI设备能够应用于心理健康评估、家庭康复以及个性化医疗等场景，为更多普通用户提供精准的健康管理工具。
相比侵入式BCI设备，非侵入式技术具有更高的安全性和更低的使用门槛，能够在不依赖手术的情况下实现脑信号的采集和解码。这种技术路线的便携化趋势，意味着未来的BCI设备可能像智能手表或耳机一样，成为日常生活的一部分，广泛应用于心理健康监测、疲劳检测、注意力管理等场景。这也体现了非侵入式技术的普及化对BCI走向大众化的重要价值。
然而，非侵入式技术的普及化也面临诸多挑战。例如，如何在便携性与信号质量之间找到平衡？如何减少环境噪声对脑信号解码的干扰？这些问题的解决需要在硬件设计、信号处理算法以及数据集成等方面进行持续优化。此外，要实现便携化设备的大规模推广，还需要降低成本并提高设备的易用性，才能真正实现商业化落地。
Camille Jeunet-Kelway：
让BCI“听懂”用户
让机器真正“懂你”有多难？法国波尔多大学的Camille Jeunet-Kelway研究员提出了突破性解决方案。她创新性地构建了“人机双重学习”框架，就像教会机器说人话的同时，也让用户掌握与设备对话的技巧。
▷ Camille Jeunet-Kelway教授. 图源：BCI国际联合会议
通过巧妙结合视觉和触觉的多模态反馈，她的团队成功让脑机交互变得更加自然流畅，为中风康复和帕金森治疗带来新希望，也被用于提升运动员的运动表现。Camille Jeunet-Kelway教授认为，BCI不仅需要技术的进步，更需要适应用户的行为模式，从而让用户更快、更高效地融入这一技术。
在“人机双重学习”框架中，不仅设备需要学习用户的脑信号模式，用户也需要通过训练逐步适应设备的操作逻辑。这种双向学习机制显著提高了BCI的使用效率和用户满意度，为BCI技术的用户体验优化提供了全新思路。
未来，用户体验的优化，很可能会成为BCI技术能否大规模普及的决定性因素之一。如何减少用户的训练时间，如何让设备的操作更加直观，如何通过多模态反馈（如视觉、触觉甚至听觉）增强用户的沉浸感和交互感，这些改进不仅能够提高设备的易用性，还能显著降低用户的心理负担，从而推动BCI技术从专业领域向消费市场扩展。
但与此同时，也有必要预先考虑用户体验优化可能伴随的伦理和隐私方面的挑战。例如，在设备适应用户的过程中，如何保护用户的脑信号数据不被滥用？在追求“无缝交互”的同时，如何避免用户对设备产生过度依赖？这些问题需要在技术研发和政策制定中同步考虑。
Robert Gaunt：
让BCI“感知”世界
如果假肢不仅能动，还能“感觉”，会发生什么？美国匹兹堡大学的Robert Gaunt教授正在将这个设想变为现实。他开发的“双向BCI技术”，犹如为假肢装上了“神经系统”，不仅能执行大脑运动皮层的运动指令，还能将触觉信息精准传入大脑体感皮层。
▷ Robert Gaunt教授. 图源：BCI国际联合会议
这项研究成果，正在为截肢患者重建失去的感知能力开辟新途径。这不仅为截肢患者提供了更自然的运动控制体验，还为神经修复领域的进一步发展提供了重要的技术支撑。
Robert Gaunt教授的研究展示了双向BCI技术的巨大潜力，即通过解码脑信号实现运动控制的同时，向用户提供触觉反馈，赋予设备“感知”能力——BCI不仅是“输出”的工具，也可以成为“输入”的桥梁。
由此我们可以畅想，未来双向反馈技术的进一步发展还可能会催生更多复杂的应用场景。例如，在虚拟现实（VR）和增强现实（AR）中，双向BCI可以实现更加沉浸式的体验；在医疗领域，这一技术可以帮助中风或脊髓损伤患者重建对身体的感知和控制。然而，这一领域同样面临挑战，例如如何实现高精度的触觉反馈，如何确保反馈信号的实时性和稳定性，以及如何避免长期使用对用户神经系统造成的潜在影响。
Cory Inman：
让BCI“调控”情感与记忆
大脑如何编码我们的情感与记忆？美国犹他大学的Cory Inman教授带来了创新性的研究方法。他巧妙地将实验室精密仪器与日常移动设备结合，通过脑深部电刺激（DBS）和实时脑电记录技术，创造出一个可以在真实世界中捕捉人类情感和记忆形成过程的研究范式。这项开创性工作不仅揭示了情感与记忆的神经机制，更为治疗抑郁症和创伤后应激障碍提供了全新思路。
▷ Cory Inman教授. 图源：BCI国际联合会议
Cory Inman教授的BCI研究不仅关注“行动”，还深入到“情感”和“记忆”等更复杂的认知领域，拓宽了BCI的应用边界。这一领域的突破，有希望为治疗创伤后应激障碍（PTSD）、抑郁症和阿尔茨海默病等神经疾病提供了全新的解决方案。
对情感与记忆调控的研究，其实就是一场对自身精神世界的探索旅程。这一研究方向最直接的应用场景，就是教育和生产力领域。例如，通过增强情景记忆的编码效率，可以帮助学生更高效地记忆复杂知识；通过调节情绪状态，可以提升员工的专注力和创造力。然而，这一领域的应用同样伴随着伦理争议：在调控记忆和情感的过程中，是否会对用户的自我认知造成影响？如何防止技术被滥用于操控或改变个体的情绪和行为？这些问题需要在技术开发的同时进行深入的伦理审查和社会讨论。
Natalie Mrachacz-Kersting：
让BCI“重塑”神经功能
如何精准捕捉病人的运动意念？德国弗莱堡大学的Natalie Mrachacz-Kersting教授找到了关键。她开发的系统能够准确识别运动相关皮层运动电位（MRCP）信号，由此精准检测患者的运动意图，并通过个性化参数优化，精确地给予神经刺激，以实现长时程增强效应（LTP），促进神经功能的恢复，帮助患者重获行动能力。
▷ Natalie Mrachacz-Kersting教授. 图源：BCI国际联合会议
Mrachacz-Kersting教授的研究强调了和实时信号检测的重要性，为BCI在运动功能重建和神经康复中的实际应用提供了创新解决方案。BCI技术与精准医疗的结合，现已成为神经康复领域的重要趋势。个性化医疗的实现需要解决几个关键问题：如何通过机器学习和大数据分析建立个性化的脑信号模型？如何在设备设计中融入更多可调节的参数，以适应不同患者的需求？如何确保实时信号检测的准确性和稳定性？解决了这些问题，BCI技术将更有希望帮助患者实现更快、更全面的功能恢复，为康复医学带来革命性变革。
正如天桥脑科学研究院创始人陈天桥一直以来的观点：
BCI不仅是一项科学突破，更是一把打开人类思维新领域的金钥匙。
BCI技术正在打开一扇通往未来的大门，它的每一次突破都在扩展我们对“人类可能性”的想象边界。也许有一天，BCI能够让机器或计算机能够像理解母语一样，直接理解我们的大脑信号。而如果真能实现这一目标，这也将会重新定义人类与技术的交互方式，彻底改变我们的生活。另一个角度来看，尽管我们无法完全预见BCI技术未来如何，但毫无疑问，只有在技术创新与社会责任之间找到平衡，BCI才能真正实现从“突破”到“普及”的飞跃。
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关于天桥脑科学研究院
天桥脑科学研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute）是由陈天桥、雒芊芊夫妇出资10亿美元创建的世界最大私人脑科学研究机构之一，围绕全球化、跨学科和青年科学家三大重点，支持脑科学研究，造福人类。
Chen Institute与华山医院、上海市精神卫生中心设立了应用神经技术前沿实验室、人工智能与精神健康前沿实验室；与加州理工学院合作成立了加州理工天桥神经科学研究院。
Chen Institute建成了支持脑科学和人工智能领域研究的生态系统，项目遍布欧美、亚洲和大洋洲，包括、、、科研型临床医生奖励计划、、中文媒体追问等。