作者：FerrisJabr
来源：《THENEWYOUKTIMES》
年10月10日晚上，DennisDeGray的思想几乎与身体彻底分离。钓了一天鱼后，他回到加利福尼亚州太平洋格罗夫的家中，意识到自己还没有倒垃圾。雨下得很大，所以他决定从家门口冲刺到外面的垃圾桶，同时每只手都提着一个袋子。当他跑的时候，在橡树下的一块黑色霉菌上滑倒了，下巴上重重地砸到地上，并折断了他的第二和第三椎骨，也就是折断了他的脖子。
在康复期间，当时53岁的DeGray从他的医生那里得知，他的锁骨以下将永久瘫痪。除了残余的抽搐外，他不能移动他的躯干或四肢。他告诉本文作者：“我已经受尽了最大的伤害。”事故发生后的几年里，他“只是躺在那里，看着历史频道”，努力接受自己受伤的现实。
一段时间后，在一次干细胞研究筹款活动中，他遇到了斯坦福大学神经外科教授JaimieHenderson。两人开始谈论机器人，这是DeGray长期以来一直感兴趣的话题，因为DeGray在他家的机械车间附近长大。JaimieHenderson始终记得，Henderson用一个问题迷住了他：你想驾驶无人机吗？
Henderson解释说，他和他的同事一直在开发脑机接口：人的大脑和外部设备之间的实验性连接，如计算机、机器人肢体或无人机，人可以通过思考来控制这些设备。DeGray渴望参与，最终搬到门洛帕克，以便在等待研究开放和必要的许可时离斯坦福更近。年夏天，Henderson打开了DeGray的头骨，露出了他的皮层——大脑最薄、有皱纹的最外层——他在其中植入了两个4毫米x4毫米的电极阵列，类似于微型指甲床。每个阵列有个微小的金属尖峰，它们共同记录沿着运动皮层中大约几百个神经元涌动的电脉冲，
经过一段恢复期后，Henderson的几名合作者聚集在DeGray的家中，将他安置在一个电脑屏幕前，屏幕上显示着一圈由8个四分之一硬币大小的白点组成的圆环，这些圆点轮流发出橙色的光。DeGray的任务是仅用他的思想将光标移向发光的点。科学家们将电缆连接到DeGray头部突出的金属基座上，将记录在他大脑中的电信号传输到解码器：附近运行机器学习算法的计算机网络。
这些算法由DavidBrandman构建，他当时是一名神经科学博士生，通过名为BrainGate的联盟与斯坦福团队合作。他设计算法，快速将不同的神经活动模式与不同的预期手部运动联系起来，并每两到三秒更新一次，理论上每次都会变得更加准确。如果说DeGray头骨中的神经元就像钢琴上的音符，那么他独特的意图就类似于独特的音乐作品。DeGray试图举起他的手将与一个神经旋律相吻合，而试图将他的手向右移动则对应于另一个。当解码器学会识别DeGray想要的移动时，它会发送命令以将光标移动到相应的方向。
Brandman让DeGray想象一个可以让他直观地控制光标的动作。DeGray盯着电脑屏幕，在脑海中寻找开始的方式，想起了电影《幽灵》中的一个场景，死去的山姆·惠特（帕特里克·斯威兹饰）无形地沿着门滑了一分钱，以向他的女朋友证明他仍然以光谱的形式存在。DeGray想象自己用手指推动光标，就好像它是一分钱一样，愿意将它指向目标。尽管他的手无法动弹，但他还是用尽了全力。Brandman欣喜若狂地看到解码器以他希望的速度工作。在37秒内，DeGray控制了光标并到达了第一个发光点。几分钟之内，他连续击中了数十个目标。
作为长期临床研究的一部分，地球上只有几十个人的皮层组织中嵌入了神经接口。DeGray现在是其中最有经验和最敬业的人之一。自最初的试验以来，他已经花费了多个小时，进行了近次培训课程，用他的思想控制各种形式的技术。他玩过电子游戏，操作过机器人肢体，发送短信和电子邮件，在亚马逊上购买产品，甚至驾驶过无人机——目前只是一个模拟器——所有这些都没有动过手指。DeGray和类似的志愿者正在一起探索一项有可能从根本上改变人类和机器交互方式的技术前沿。
自年代以来，科学家和工程师一直在创建和研究脑机接口。考虑到大脑的行为有许多仍然是个谜——尤其是意识是如何从三磅电果冻中产生的——这些系统的总体成就是显着的。具有神经接口的瘫痪个体已经学会了在数字键盘上演奏简单的曲调，控制外骨骼并以足够灵巧的方式操纵机器人四肢来从瓶子里喝水。3月，一个国际科学家团队发表了一项研究，该研究首次记录了患有完全全身瘫痪的人使用脑机接口通过一次一个字母地造句来表达他们的需求。
神经接口还可以在大脑和机器之间创建双向通信路径。年，在一场车祸中胸部以下瘫痪的NathanCopeland，不仅用机械手与奥巴马总统拳头相撞，还亲身体验到了假肢发回信号时的触感。到他大脑中的电极，刺激他的感觉皮层。通过结合大脑成像技术和神经网络，科学家们还破译并部分重建了人们脑海中的图像，产生了类似于风化宝丽来或涂抹油画的朦胧模仿。
大多数开发脑机接口的研究人员表示，他们主要对治疗应用感兴趣，即恢复瘫痪或其他残疾的人的运动和交流。然而，这种技术的明显潜力和越来越多的知名初创公司开发它表明了更广泛采用的可能性：在未来，神经接口实际上增强了人们的先天能力并赋予他们新的能力，除了恢复那些已经丢失了能力还有困难。
在地球生命的历史中，我们从未遇到过没有身体的心灵。高度复杂的认知总是存在于一个错综复杂的物理框架中，无论是八只吸盘式手臂、四根毛茸茸的四肢还是一束羽毛和喙。人类科技往往会放大身体的内在能力，或通过身体将思想延伸到周围环境中。无论是艺术和写作、还是农业和工程，所有人类的创新都依赖于身体的能力，且受到身体的能力的限制。如果脑机接口实现了它们的承诺，那么最深远的后果可能就是：我们的物种可以超越这些限制，通过思想和机器的新融合绕过身体。
byDaduShin
年的一个春天的早晨，在德国维尔茨堡的一次*事训练演习中，一位名叫HansBerger的19岁少年从马背上摔下来，差点被火炮的轮子压死。同一天早上，他的妹妹在60英里外的科堡，心中充满了不祥的预感，并说服她的父亲发了一封电报，询问她哥哥的安危情况。这种看似心灵感应的预感让Berger着迷，迫使他研究心灵的奥秘。他的努力在年代随着脑电图(EEG)的发明而达到顶峰：这是一种使用附在头皮上的电极记录大脑电活动的方法。他的仪器产生的振荡模式让人想起地震仪的涂鸦，这是人类大脑细胞颤动的第一次转录。
在接下来的几十年里，科学家们学会了记录、操纵和引导大脑电信号的新方法，在思想和机器之间建立了更加精细的桥梁。年，西班牙神经生理学家JoséManuelRodríguezDelgado让一头正在冲锋的公牛停了下来，方法是使用嵌入动物大脑的无线电控制电极。年代，加州大学洛杉矶分校教授JacquesVidal创造了脑机接口这一术语，并证明人们可以在精神上引导光标穿过一个简单的虚拟迷宫。到年代初，杜克大学的神经科学家MiguelNicolelis和他的合作者发表的研究表明，植入神经接口的猴子可以用他们的思想控制机器人假肢。年，肩部以下瘫痪的MattNagle成为第一个这样做的人。他进一步学会了如何独自使用自己的思想来打乒乓球、改变电视频道、打开电子邮件和在电脑屏幕上画一个圆圈。
此后，脑机接口领域取得成就的步伐大大加快，这部分归功于人工智能的快速发展。机器学习软件通过自动化一些必要的计算和预测人类用户的意图，大大提高了神经接口的效率和准确性，这与你的手机或电子邮件现在具有人工智能辅助预测文本的方式不同。去年，加州大学旧金山分校的神经外科医生EdwardChang和十几位合作者发表了一项具有里程碑意义的研究，描述了神经接口如何在15年多以来第一次为一名瘫痪的36岁男子提供声音。在20岁时发生车祸和严重中风后，这名被称为Pancho的男子失去了表达清晰语言的能力。在大约20个月的时间里，放置在Pancho感觉运动皮层顶部的个圆盘形电极记录了他试图大声说话时涉及语音处理和声道控制的大脑区域的电活动。解码器将不同的神经活动模式与不同的单词相关联，并在语言预测算法的帮助下，最终学会了每分钟破译15个单词，平均准确率为75%。尽管这只是英语典型讲话速度（每分钟到个单词）的若干倍，但它比许多严重瘫痪患者可用的点击式交流方法快得多。
在去年发表的另一项开创性研究中，JaimieHenderson和几位同事，包括生物医学工程师FrancisWillett和电气工程师KrishnaShenoy，报告了一种同样令人印象深刻但完全不同的神经接口通信方法。科学家们记录了DennisDeGray大脑中的神经元放电，他通过想象自己用笔在记事本上写字，试图重现每个字母所需的不同手部动作。他在心里写了数千个单词，以便系统可靠地识别每个字母特有的独特神经活动模式，并在屏幕上输出单词。“练习了一段时间后你真的会讨厌M这个字幕。”他以特有的幽默感告诉我。最终，该方法非常成功。DeGray能够每分钟输入多达90个字符或18个单词——是他之前使用光标和虚拟键盘输入速度的两倍多。他是世界上最快的心理打字员。“有时我想得太快了，只会写出一团模糊的东西，”他说。“我的注意力非常集中时，他们甚至会提醒我记得呼吸。”
迄今为止，脑机接口的成就依赖于侵入性和非侵入性技术的结合。该领域的许多科学家，包括与DeGray合作的科学家，都依赖于犹他州的BlackrockNeurotech公司生产的外科手术嵌入的尖状电极阵列。众所周知，犹他阵列可以区分单个神经元的信号，为连接的设备提供更精细的控制，但它所需的手术可能导致感染、炎症和疤痕，这可能导致信号强度最终下降。位于颅骨外的接口，例如依赖脑电图的耳机，目前仅限于窃听神经元组的集体放电，牺牲功率和精度来保证安全。使情况进一步复杂化的是，在实验室中研究的大多数神经接口都需要笨重的硬件、电缆和计算机，而大多数商用接口本质上是用于基本视频游戏、玩具和应用程序的遥控器。这些商用耳机无法解决任何现实问题，临床研究中更强大的系统对于日常使用来说太不切实际了。
考虑到这个问题，ElonMusk)的公司Neuralink开发了一系列柔性聚合物线，上面镶嵌着3,多个连接到瓶盖大小的无线电和信号处理器的微小电极，以及可以通过手术将线植入体内的机器人。大脑，避开血管以减少炎症。Neuralink已经在动物身上测试了它的系统，并表示将在今年开始人体试验。
总部位于纽约的Synchron开发了一种称为Stentrode的设备，且不需要开脑手术。它是一个四厘米长的自膨胀管状电极网格，通过颈静脉插入大脑的主要血管之一。一旦到位，Stentrode会检测运动皮层中附近神经元组产生的局部电场，并将记录的信号中继到嵌入胸部的无线发射器，然后将它们传递到外部解码器。年，Synchron成为第一家获得FDA批准对永久性植入式脑机接口进行人体临床试验的公司。到目前为止，四名不同程度瘫痪的人接受了Stentrodes并使用它们，其中一些结合眼动追踪和其他辅助技术，在家中无人监督的情况下控制个人电脑。
来自澳大利亚格林代尔的62岁的PhilipOKeefe于年4月接受了Stentrode。由于肌萎缩侧索硬化症(ALS)，OKeefe只能走很短的距离，无法移动左臂，并且正在失去清晰说话的能力.他解释说，起初，他必须全神贯注于操作系统所需的想象动作——在他的例子中，考虑移动他的左脚踝不同的时间长度。“但你用得越多，它就越像骑自行车，”他说。“你到了一个阶段，你不会那么认真地考虑你需要做的动作。你只需要你需要执行的功能，无论是打开电子邮件、滚动网页还是输入一些字母。”12月，OKeefe成为世界上第一个使用神经接口在Twitter上发帖的人：“不需要按键或声音，”他在脑海中写道。“我只是通过思考创建了这条推文。#helloworldbci”
神经学家和Synchron的创始首席执行官ThomasOxley认为，未来的脑机接口在成本和安全性方面将介于LASIK和心脏起搏器之间，帮助残疾人恢复与周围环境互动的能力，并快速不断发展的数字环境。“除此之外，”他说，“如果这项技术允许任何人比普通人体更好地与数字世界互动，这是它真正有趣的地方。为了表达情感，表达想法——你为传达大脑中正在发生的事情所做的一切都必须通过肌肉的控制来实现。脑机接口最终将实现超越人体限制的信息传递。而从这个角度来看，目前还没有一种技术可以在人类思想出现时尽快传达它们。手指和拇指永远不会移动得足够快。并且有许多形式的信息处理更适合计算机而不是人脑。Oxley推测使用神经接口来增强人类记忆力、通过与GPS直接链接来增强先天导航技能、大幅提高人类大脑的计算能力并创造一种新的交流形式，在这种交流形式中，情绪可以无言地从一个头脑中“抛出”给另一个。“这只是这个领域新时代的开始，”Oxley说。“这会改变我们作为一个物种相互交流的方式。”
塔斯马尼亚大学的哲学家FredericGilbert十多年来一直在研究神经技术带来的伦理困境。通过深入采访，他和其他伦理学家记录了一些人对神经植入物的不良反应，包括自我疏远、冲动增加、躁狂症、自残和企图自杀。年，他前往南澳大利亚的佩诺拉会见了54岁的RitaLeggett，她有着截然不同但同样令人不安的经历。
几年前，Leggett参与了特定脑机接口的首次人体临床试验，该接口通过手持蜂鸣器警告癫痫患者即将癫痫发作，让他们有足够的时间服用稳定药物或到达安全的地方。有了植入物，她感到更加自信和有能力，而且焦虑感大大降低。久而久之，就与她的身份密不可分了。“是我，它成了我，”她告诉Gilbert。“有了这个设备，我找到了自己。”年左右，制造神经接口的公司NeuroVista因无法获得新的资金而倒闭。尽管她非常不情愿，Leggett还是接受了移植手术。她被摧毁了。“她的共生关系是如此深刻，”Gilbert告诉我，当设备被移除时，“她遭受了创伤。”
与此惊人的相似之处在于，工程杂志IEEESpectrum最近的一项调查显示，由于收入不足，总部位于洛杉矶的神经义肢公司SecondSight已停止生产并在很大程度上停止为他们出售给多名视障人士的仿生眼提供服务。这发生在世界各地。至少一个人的植入物已经失败，无法修复——这种情况可能会发生在许多其他人身上。一些参加SecondSight最新神经接口（直接刺激视觉皮层）临床试验的患者已经移除了该设备，或者即将这样做。
如果复杂的脑机接口最终超越了医疗应用并成为普通大众可以使用的消费品，那么围绕它们的伦理考虑就会成倍增加。在年关于神经技术的评论中，哥伦比亚大学神经生物学家RafaelYuste和24位同事确定了四个主要