以下文章来源于穹顶数据DOMEDATA ，作者Peter东

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导语**：**

脑机接口，有时也称作“大脑端口”direct neural interface或者“脑机融合感知”brain-machine interface，它是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路。在多年来动物实验的实践基础上，应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来，用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。

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对于脑机接口，要分清现实和科幻

提到脑机接口，大多数人会想到马斯克创立的Neuralink。**当前成熟的脑机接口应用，主要在于辅助瘫痪患者恢复行动能力。**也有许多新公司向消费者提供各种款式的头戴设备。例如号称用户可以不用键盘和鼠标，只需通过简单的脑电图记录设备就可以控制笔记本电脑和其他电子设备。或通过识别特定肌肉收缩，不需要键盘，就能为特定的字母进行编码。更科幻一些的场景，是2018年1月，日本汽车制造商日产汽车公司在拉斯维加斯举行的消费电子展上宣布，他们正在研发采集脑电波来驾驶汽车的头盔，从而在驾驶员做出转向，刹车等动作前，提前捕捉大脑信号，这会使得驾驶更加有趣和安全。

很多宣传脑机接口的文章，宣称科学家能轻易提取和解读神经网络中的电活动，好像神经活动对神经科学家来说就跟计算机代码对程序员一样简单明了。这使得大众幻想中的“读心术”：判断他是否爱我，是否在骗我。**可目前尚无法破译在复杂的神经回路中一闪而过的电脉冲的神经代码，能够判断的是大脑整体的电活动。****脑电数据的收集成本的降低，以及可侵入更小的设备，促成了脑电数据的积累。**例如上海交通大学的情感脑电数据集，其描述了受试者在观看正面，负面和中性情感的电影剪辑片段时，大脑62个位于不同位置的通道上的脑电变化时序数据，属于情绪识别数据。按照描述对象不同，脑电数据可分为：运动影像数据，事件诱发脑电数据，音乐相关的脑电活动，休息时的脑电活动等，分布对应数据收集时采样者的状态。**数据增长带来的技术进步，让一些更让人担心的应用场景变成了现实。**例如判断孩子的学习潜力。《认识脑电波》一书，对脑机接口背后的技术进行了系统性的描述，有助于读者分清幻想和现实，同时为创业者和投资者指出该领域可能的方向，本文中的案例，都来自《认识脑电波》一书。02

成绩好坏，观测脑电波就能预测

学习外语这件事，有些人能迅速掌握，而另一些人的学习速度则相对更慢。西雅图华盛顿大学的尚特尔·普拉特博士声称，只需记录一个人不超过5分钟静坐时的脑电波，就可以判断一个人学习外语的潜力。当越来越多的数据被收集，我们将可以使用脑电信息，来预测成年人甚至孩子更多领域的学习潜力[1]。

该怎样解读基于脑电波预测的外语学习潜力？书中指出，第二外语的学习能力差，也有很多好处，例如母语会掌握得更好，大脑抗干扰的能力更强，阅读能力也更强。当你在一件事上变得更好时，就会牺牲其他东西作为代价。而在一项针对四到五岁幼儿的研究中，通过一条简单的头带记录下大脑在听到特定单词时的脑电波，发现孩子们开始上学并学习阅读后，他们阅读测试的成绩与一年前的实验结果相关。**这意味着只需要对幼儿的大脑活动进行10分钟的采样，就可以大致预测这个孩子将来的阅读能力。**甚至可以用这种方法来区别学童，让他们进入不同的教育轨道。当未来越来越多的数据，使得这样的预测走出实验室，一些传统观念会动摇，例如，潜能和实现目标的能力至少在很大程度上取决于我们的决心和努力。我们需要新的道德规范及伦理讨论，避免生物决定论对孩子潜能的限制，因为通过对大脑进行分析来预测阅读能力的方法类似于用胆固醇检测来预测心脏病发作的风险，是概率性的而非决定性的，可以通过后天的改变来改善一些无法达到的预期。03

基于功能核磁共振，设计更高效的教学方案

在教育领域，基于脑电数据，还可以用来制定个性化的教学方案。通过分析学生上物理课时的大脑活动fMRI图像，我们可以探索他们正在学习和思考30个物理概念中的哪一个[2]。**该研究发现，所有关于辐射的物理概念——光、热和声音都激活相同的大脑区域，**而科目却通常不会在物理课程中一起讲授。但更符合大脑思维的方式，应该是以大脑组织概念的自然方式来呈现课程的主题，如果按照我们大脑的构造，来改造像大学物理这样人们认为很难学的内容，可能会让这些课程变得不那么难。对脑电波的检测，还能够判断哪些即兴演奏者更具有创造力[3]，并对创造过程背后的神经活动，有更新的理解。考虑到当前的学校教育中，倾向于更多投入与更硬核的学术性课程，而减少艺术和音乐课程。关于创造力的神经研究指出，创造力的实现需要几乎整个大脑的参与。创造力的产生，需要先调用记忆来产生想法，之后选择符合实际情况或背景的想法，再对概念进行评估和阐述。04

脑电数据预测个人性格与疾病风险

中国科学院的研究人员姜荣涛的成果[4]，指出通过一个人的大脑功能连接方式（受试者在静息状态下由fMRI所确定的脑功能连接），可以确定他的性格。**例如一个人对恐惧、焦虑的感知和调节，对奖励的处理以及被新颖事物和探索吸引与否。**这样的研究，可以让广告商能够更精准的投放广告。读心术不仅能让我们识别谁更聪明，还能提前区分出谁患有精神分裂症、阅读障碍、孤独症或阿尔茨海默病，还能查看大脑的活动模式来确定一个人是否有自杀的念头。通过向测试对象展示了一系列可能产生自我毁灭感以及相反感觉的词语时，记录他们的大脑活动，能够准确的判定出一个患有抑郁症的人是否具有自杀倾向，从而及时进行干预。05

快速增长的神经数据会带来新的机遇和挑战

人脑是一台机器，是一台生物机器。然而人类的思维可以被简化为一台机器吗？当我们能够直接从大脑中读取信息时，我们会因此失去人性吗？尽管人类目前在神经回路水平上对认知的理解还非常粗浅，做不到通过脑电波解释和传播思想。**但人工智能算法，以及海量数据将会使得人们可以预见脑机接口在未来十年将取得长足进展。**当前大众传媒，对相关领域进展的报道，多少有些夸大其词之嫌，我们一方面需要区别虚构与事实、轰动效应与科学，一方面也不应该低估脑机接口在未来的发展潜力，并提前为相关的伦理讨论及规章制度制定做好准备。

参考资料

1.Prat, C. S.; Yamasaki, B. L.; and Peterson, E. R. (2018) Individual Differences in Resting-State Brain Rhythms Uniquely Predict Second Language Learning Rate and Willingness to Communicate in Adults. Journal of Cognitive Neuroscience 21: 1–17; and Prat, C.; Yamasaki, B.; Kluender, R.; and Stocco, A. (2016). Resting State qEEG Predicts Rate of Second Language Learning in Adults. Brain and Language 157–158: 44–50.

2.Mason, R. A.; and Just, M. A. (2016) Neural Representations of Physics Concepts. Psychological Science 27: 904–913.

3.Przysinda, E.; Zeng, T.; Maves, K.; Arkin, C.; and Loui, P. (2017) Jazz Musicians Reveal Role of Expectancy in Human Creativity. Brain and Cognition 119: 45–53.

4.Brainnetome Atlas. http://atlas.brainnetome.org/. Accessed October 3, 2019.

往期回顾

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