2023！腦機接口年

2023 年對于腦機接口來說是至關重要的一年。

早在2023年2月，我們宣布腦機接口為 2023 年年度技術。這種接口在大腦和外部設備之間建立了直接的通信聯(lián)系，可以記錄、解碼和刺激神經(jīng)活動。從治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病到增強人類能力，它們在各種意義深遠的應用中都有潛在的用途。

這些能力在整個 2023 年都在持續(xù)發(fā)展。例如，2023年 8 月，《Nature》雜志發(fā)表了兩篇關于腦機接口的報告，該接口能以接近正常對話的速度（每分鐘約 150 個字）將神經(jīng)信號轉化為句子。其中一種方法是使用皮層內微電極陣列收集信號，在遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡和語言模型的幫助下，以平均每分鐘 62 個單詞的速度解碼，在125,000 個單詞的詞匯量下，單詞錯誤率為 23.8%。在另一種方法中，使用了皮層電圖電極陣列來收集信號，同樣在遞歸神經(jīng)網(wǎng)絡和語言模型的幫助下，可以以平均每分鐘78 個單詞的速率進行解碼，對1024 個單詞的詞匯量進行解碼時，單詞錯誤率為 25.5%。

將傳感器與人工智能、腦機接口結合在一起，就像這里使用的那樣，已經(jīng)讓兩位患者重新發(fā)聲。Noah Berger/UCSF

斯坦福大學醫(yī)學院的一名研究人員操作軟件，可以將帕特大腦中的傳感器記錄下來的活動嘗試翻譯成屏幕上的文字Steve Fisch/Stanford Medicine

底層設備也在不斷發(fā)展。 例如，在《Nature Electronics》雜志上，普渡大學的 Baibhab Chatterjee、Shreyas Sen 及其同事報告了一種用于神經(jīng)植入的無線通信技術。這種方法被稱為雙相準靜態(tài)大腦通信，植入物將信息傳輸?shù)揭粋€可穿戴式耳機形狀的集線器，這個集線器將電源和編程位發(fā)送到植入物;所有這些都是用完全的電信號來完成的，應該避免轉導損失。

加州大學伯克利分校的里基·穆勒（Rikky Muller）及其同事在二月刊的評論文章中指出，未來的腦機接口可能完全是光學的。目前，在本期其他文章中，Malte Gather、Kenneth Shepard 及其同事報告了用于神經(jīng)刺激的光學探針的設備研發(fā)情況。哥倫比亞大學、科隆大學、圣安德魯斯大學、麻省理工學院和斯坦福大學的研究人員將有機發(fā)光二極管（OLED）與硅互補金屬氧化物半導體（CMOS）控制電路集成在一起。由此產生的植入式探針集成了1,024個具有兩種不同顏色的有機發(fā)光二極管，可用于選擇性激活小鼠體內的單個神經(jīng)元。

在我們二月號的一篇評論文章中，加州大學伯克利分校的Rikky Muller和他的同事認為，腦機接口的未來可能完全是光學的。目前，在本期其他地方的一篇文章中，Malte Gather、Kenneth Shepard及其同事報告了專注于制造神經(jīng)刺激光學探針的設備開發(fā)。來自哥倫比亞大學、科隆大學、圣安德魯斯大學、麻省理工學院和斯坦福大學的研究人員已經(jīng)將有機發(fā)光二極管(oled)與硅互補金屬氧化物半導體(CMOS)控制電路集成在一起。由此產生的可植入探針包含1,024種不同顏色的oled，可用于選擇性地激活小鼠的單個神經(jīng)元。

我們之所以選擇腦機接口作為2023年年度技術，還因為我們認為現(xiàn)在是考慮該技術潛在后果和發(fā)展方向的關鍵時刻。2023年 7 月份，聯(lián)合國教育、科學及文化組織（UNESCO）發(fā)布了一份關于神經(jīng)技術的報告，而腦機接口正是這一領域的核心。該組織還呼吁對這一技術進行全球監(jiān)管，并建議為其制定一個普遍的倫理框架，類似于過去對人類基因組（1997 年）、人類基因數(shù)據(jù)（2003年）和人工智能（2021 年）所做的工作。對于腦機接口的未來而言，這些發(fā)展可能與技術進步本身同樣重要。