科幻电影中常描绘大脑与机器的对话,如将意识接入矩阵或将意念上传到计算机。这些想象在现实中是否可行呢?人类神经科学研究已经迈出了重要的第一步:让大脑和机器开始对话。
过去,我们对大脑的理解主要是单向的:大脑发出信号,我们解读。如今,神经科学家实现了与大脑“一问一答”,并在临床应用中取得进展。尽管原理看似简单,但实现起来却非常复杂。大脑是最复杂的器官,要让机器准确识别其中的变化并作出恰当回应,既是科学难题也是工程挑战。因此,双向脑机接口与闭环神经调控成为备受关注的研究方向。
2026年10月21日,世界科技与发展论坛在重庆开幕,发布了年度“十大科技前瞻”,“双向脑机接口与闭环神经调控”入选。那么,什么是双向脑机接口和闭环神经调控呢?
双向脑机接口指的是机器既能记录神经活动、判断大脑状态,也能施加电刺激、调节神经活动。闭环神经调控则是让读取的信号直接决定下一步的操作,形成一个自动回路。
传统的脑深部电刺激(DBS)通过植入大脑深部核团的电极进行固定参数放电,帮助许多帕金森患者缓解震颤。然而,这种装置只输出不感知,无法根据症状变化及时调整。相比之下,使用双向闭环技术可以实现精准控制。例如,癫痫发作时,闭环装置可以在发现异常神经活动时立即发放刺激,从而抑制发作。
从单向到双向、开环到闭环的升级,部分来自于临床与科研的长期互相推动。一方面,DBS等疗法积累了大量数据,帮助科学家识别出症状出现时的大脑状态和最佳刺激时机。另一方面,脑机接口是医工交叉成果,需要医生、材料学者和算法工程师共同合作。稳定交互的时间单位是年,这对材料、工艺和植入方式提出了极高要求。