Johnny Ray是一名52歲的越戰(zhàn)老兵，患有閉鎖綜合征。這類患者意識(shí)清醒，但由于身體的主動(dòng)肌肉麻痹，無(wú)法移動(dòng)或說話。
該綜合征由大腦的特定部分受損導(dǎo)致，主要成因包括腦干中風(fēng)、創(chuàng)傷性腦損傷等。
Ray長(zhǎng)期臥床，需要呼吸機(jī)的輔助，只有面部和肩部具有輕微抽動(dòng)的能力，可以通過眨眼次數(shù)回答簡(jiǎn)單的“是”“否”問題。
這位硬核大叔拒絕躺平！
在1998年，他接受了一次真·腦洞手術(shù)。術(shù)后經(jīng)過數(shù)月的訓(xùn)練，他已經(jīng)可以通過想象手部運(yùn)動(dòng)，控制光標(biāo)在電腦屏幕移動(dòng)，來(lái)選擇軟鍵盤上的字母，通過肩膀抽動(dòng)按下鼠標(biāo)鍵，進(jìn)而進(jìn)行緩慢的打字、拼寫活動(dòng)，向外界傳達(dá)更多信息。
這個(gè)神秘的手術(shù)是基于玻璃漏斗電極的腦機(jī)接口設(shè)備植入手術(shù)，操作者是美國(guó)埃默里大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)家菲利普·肯尼迪 （Phillip R. Kennedy） 博士。
這是人類首次通過腦機(jī)接口實(shí)現(xiàn)交流，菲利普·肯尼迪也因此被奉為“賽博格之父”。
美國(guó)埃默里大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家菲利普·肯尼迪（Phillip R. Kennedy）
Johnny Ray所患有的閉鎖綜合征一直是腦機(jī)接口技術(shù)的重要應(yīng)用場(chǎng)景?？茖W(xué)家們?cè)鴩L試使用“侵入式”和“非侵入式”腦機(jī)接口設(shè)備對(duì)此類患者進(jìn)行治療。
與Phil使用的侵入式腦機(jī)接口設(shè)備相比，非侵入式腦機(jī)接口設(shè)備只需在人的頭皮層進(jìn)行操作。人的頭皮中時(shí)刻流動(dòng)著微弱的離子電流，人的頭皮層有一個(gè)電場(chǎng)分布圖譜。不同位置上，電流的流向不同。
當(dāng)我們把多個(gè)電極放在人的頭皮上，就可以對(duì)頭皮表面在每一時(shí)刻的電勢(shì)分布進(jìn)行分析。運(yùn)動(dòng)想象和運(yùn)動(dòng)行為會(huì)在大腦相應(yīng)的運(yùn)動(dòng)和體感皮層區(qū)域產(chǎn)生特定的電活動(dòng)圖譜，科學(xué)家可據(jù)此分析出人的感覺運(yùn)動(dòng)節(jié)律 （SensoriMotor Rhythm，SMR） 。并通過附著在頭皮的電極刺激產(chǎn)生一系列運(yùn)動(dòng)指令。
1991年，紐約一個(gè)科學(xué)團(tuán)隊(duì)通過非侵入式設(shè)備使患有閉鎖綜合征的受試者可以在三秒內(nèi)操作好電腦屏幕的光標(biāo) （比Windows開機(jī)還快） 。
然而，非侵入式設(shè)備的局限性在于，頭皮腦電圖能收集到的信號(hào)有限，同時(shí)會(huì)受到來(lái)自眼部、頭部運(yùn)動(dòng)、外界噪聲的影響。此類設(shè)備的功能復(fù)雜度和控制精度使其目前最常應(yīng)用于助眠、冥想、智能家居、娛樂等領(lǐng)域。
侵入式設(shè)備，是通過電極連接腦神經(jīng)元來(lái)跟蹤大腦活動(dòng)，并將其轉(zhuǎn)化為運(yùn)動(dòng)指令。運(yùn)動(dòng)的重要信息之一——方向，就存在于神經(jīng)元群落的電活動(dòng)模式里。在Phil博士的時(shí)代，還只能在人的大腦中植入4到6個(gè)電極，而現(xiàn)在的植入神經(jīng)電極，已是多通道的電極陣列。在實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)出現(xiàn)了超過1000的電極通道數(shù)。
在實(shí)驗(yàn)室里，一位癲癇患者不動(dòng)手，僅用意識(shí)想“蘋果”，監(jiān)護(hù)儀上的腦電波劃出一道雀躍的曲線，屏幕上就會(huì)實(shí)時(shí)解碼出“蘋果”兩個(gè)字，一旁的機(jī)械手接到指令后便將蘋果送到他的桌前。
這并非科幻電影場(chǎng)景，而是腦虎科技正在推進(jìn)的侵入式柔性腦機(jī)接口臨床試驗(yàn)。國(guó)內(nèi)專注侵入式腦機(jī)接口設(shè)備的領(lǐng)軍高科技企業(yè)腦虎科技，其首席科學(xué)家陶虎曾在采訪中表示，自己是瘋狂的科幻迷。
對(duì)人腦的開發(fā)與想象，一直是文學(xué)和電影作品熱衷的母題。腦機(jī)接口技術(shù)作為電子信息、人工智能、生物醫(yī)藥的交叉之地，隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)迎來(lái)了自己的黃金期。電影《阿凡達(dá)》中的腦機(jī)接口技術(shù)是否有可能成為現(xiàn)實(shí)？《流浪地球2》中的意識(shí)上傳什么時(shí)候能夠真正實(shí)現(xiàn)？
2025年3月29日（周六），墨子沙龍有幸邀請(qǐng)到腦虎科技創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家、傳感器技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)腦機(jī)接口與交互分會(huì)創(chuàng)始主委陶虎，一同探秘神秘的腦機(jī)接口。此外，本次活動(dòng)還特別邀請(qǐng)了中國(guó)科大量子領(lǐng)域?qū)＜倚祜w虎教授，與主講嘉賓進(jìn)行量子與腦機(jī)接口的觀點(diǎn)碰撞。
01
活動(dòng)嘉賓
主講嘉賓：陶虎
腦虎科技創(chuàng)始人兼首席科學(xué)家、傳感器技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任、中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)腦機(jī)接口與交互分會(huì)創(chuàng)始主委
特邀嘉賓：徐飛虎
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授
特邀主持人：上海廣播電視臺(tái) 臧熹
02
活動(dòng)主題
腦機(jī)接口 讓大腦連接未來(lái)
03
活動(dòng)時(shí)間
2025年3月29日（周六）
14:00-16:00
04
活動(dòng)地點(diǎn)
上海市浦東新區(qū)秀龍路中科大別墅區(qū)南門東側(cè)約30米
嘉賓簡(jiǎn)介
陶虎，國(guó)家“萬(wàn)人計(jì)劃”科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才入選者、國(guó)家基金委優(yōu)秀青年基金獲得者、國(guó)家海外高層次人才引進(jìn)計(jì)劃青年項(xiàng)目入選者，享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼。中國(guó)神經(jīng)科學(xué)學(xué)會(huì)腦機(jī)接口與交互分會(huì)創(chuàng)始主委、中國(guó)科協(xié)腦機(jī)接口產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖負(fù)責(zé)人。
2003年本科畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)機(jī)械制造及其自動(dòng)化系，2006年碩士畢業(yè)于中國(guó)科學(xué)院電子學(xué)研究所物理電子學(xué)專業(yè)，2010年博士畢業(yè)于美國(guó)波士頓大學(xué)機(jī)械工程專業(yè)（獲最佳博士論文獎(jiǎng)）。長(zhǎng)期從事先進(jìn)傳感器技術(shù)研究，發(fā)表高質(zhì)量期刊論文100篇（含Science、Nature及其子刊11篇；其中封面論文33篇），文章總引用20000余次，申請(qǐng)發(fā)明專利60余項(xiàng)，已授權(quán)30余項(xiàng)；主持國(guó)家、上海市及中國(guó)科學(xué)院重大科研攻關(guān)任務(wù)20余項(xiàng)，包括科技創(chuàng)新2030-重大項(xiàng)目“新一代人工智能感知器件與芯片”、中國(guó)科學(xué)院基礎(chǔ)前沿科學(xué)研究計(jì)劃“從0到1”原始創(chuàng)新項(xiàng)目、上海市級(jí)重大項(xiàng)目“腦機(jī)接口關(guān)鍵技術(shù)與核心器件-柔性腦機(jī)接口”等。創(chuàng)立面向植入式柔性腦機(jī)接口的上海腦虎科技有限公司，入選MIT Tech Review評(píng)選的2022年全球最聰明50家公司，獲陳天橋基金會(huì)、紅杉、中平等10余家投資機(jī)構(gòu)數(shù)億元投資，獲上海市戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重大項(xiàng)目支持，已為華山醫(yī)院、瑞金醫(yī)院、浙大等30余家單位提供腦機(jī)接口核心器件和關(guān)鍵裝備。獲2020上海市青年科技杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)、2021中國(guó)科學(xué)院青年科學(xué)家獎(jiǎng)、2021世界人工智能大會(huì)最高獎(jiǎng)（卓越人工智能引領(lǐng)者SAIL獎(jiǎng)）、2022轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)創(chuàng)新獎(jiǎng)、IEEE MEMS 2022最佳論文（自1987年大會(huì)創(chuàng)立以來(lái)大陸地區(qū)唯一單位唯一入選）、2023上海青年科技英才、2023上海市大眾科學(xué)傳播杰出人物，多次入選愛思唯爾發(fā)布的“中國(guó)高被引學(xué)者”和美國(guó)斯坦福大學(xué)發(fā)布的“全球前2%頂尖科學(xué)家”榜單，指導(dǎo)多名學(xué)生獲中國(guó)科學(xué)院院長(zhǎng)特別獎(jiǎng)（中國(guó)科學(xué)院學(xué)生最高榮譽(yù)），本人多次獲“中國(guó)科學(xué)院優(yōu)秀導(dǎo)師”和“中國(guó)科學(xué)院大學(xué)振翅獎(jiǎng)”。
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