机器读取你的脑电波

如何确保非侵入式神经接口保持非侵入性

雷恩·麦克唐纳

有时,一项在实验室或诊所酝酿了几十年的技术几乎一夜之间就跃升为主流消费品。

以磁控管为例。这种奇特真空管的前身大约在1920年由通用电气发明。直到1940年,英国科学家才找到一种磁控管设计,可以以前所未有的功率泵出微波能量。这一发现推动了麻省理工学院的一项速成计划,以建造机载雷达装置,这项进步帮助盟军在欧洲击退了纳粹德国。冲突刚结束,一位雷神公司的工程师就注意到微波也可以融化巧克力。“雷达 Range”于 1947 年首次亮相,如今几乎每个厨房都装有磁控管。

下一个可能普及我们生活的古老但又新兴的技术可能是所谓的神经接口。得益于已经存在了几十年的非侵入性工具,例如脑电图 (EEG) 和功能性磁共振成像 (fMRI),医生和神经科学家无需在你的头骨上钻孔即可测量你大脑的变化。现在,使这些工具变得挑剔、昂贵且难以解释的一些问题正在得到解决,这意味着神经接口突然出现在亚马逊和塔吉特等商店中。这带来了一个挑战,因为测量大脑活动不像制作微波爆米花那样简单。这其中存在巨大的隐私和伦理问题。


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总部位于多伦多的脑机接口初创公司 InteraXon 成立于 2007 年,它的故事展示了事物变化的速度有多快。过去,通过脑电图 (EEG) 获得可靠的脑电波测量结果意味着将数十个电极粘贴到受试者的头皮上。但是 InteraXon 构建了一种可穿戴式脑电图设备,仅需几个电极即可贴在前额和耳后,并配有软件来对它们测量的脑电波进行分类。低频“阿尔法”波表示放松状态;高频“贝塔”或“伽玛”波表示忙碌或专注的头脑。

该公司最初的应用带有一些异想天开的色彩。在温哥华举行的 2010 年冬季奥运会上,安大略省展馆的参观者可以戴上头带,并用意念控制尼亚加拉瀑布和安大略省其他遥远地标的灯光。后来,该公司制造了意念控制的轨道赛车和星球大战游戏。“在所有这些意念控制之后,我们意识到一个非常重要的认识,”InteraXon 联合创始人 Ariel Garten 告诉我。“虽然你可以用你的大脑控制技术,但你这样做的方式效率不高。坦率地说,你可以用手更轻松地转动它。”

但在 2014 年,该公司发布了 Muse 头带,现在是第二代:它与智能手机应用程序配对,以帮助用户练习正念冥想。当软件检测到指示走神的脑电波时,佩戴者会听到海浪或雷声形式的反馈。这些声音提示他们将注意力重新集中到呼吸上。“这就像在健身房做一组动作,”Garten 说。“这就是你在说,‘好的,我有一块叫做注意力的肌肉,我要加强它。’”

但是,使用脑电图数据来诊断睡眠障碍或癫痫是一回事;开始监测数百万健康消费者的脑状态完全是另一回事。因此,Garten 还成立了负责任的脑电波技术中心,该中心旨在防止可能破坏新兴神经接口行业的隐私泄露、过度科学主张或其他失误。“目标是制定一套标准,以确保每个人的数据始终安全,并且该技术得到适当使用,”Garten 说。

玛丽·卢·杰普森对此表示赞同。她是一位硅谷硬件工程师,最近创立了 Openwater,这是一家初创公司,正在构建一种滑雪帽形状的设备,该设备将使用穿透头骨的红外光来测量血流——这是大脑哪些区域工作最努力的迹象。杰普森构思这项技术的初衷是作为 fMRI 的低成本替代品,用于诊断脑损伤或神经退行性疾病。但她说,有一天,它也可能被用来读取思想。

对于残疾人来说,这可能是一个福音,但它也是一场正在酝酿的隐私噩梦。“我认为读心术的场景还很遥远,但我之所以早点谈论它们,是因为它们确实具有深刻的伦理和法律影响,”杰普森说。“我们发布产品的唯一方法是我们有办法定义什么是负责任。”

与许多其他技术一样,消费级神经接口似乎注定会在完全成熟之前到达消费者手中。目前,它们最好以健康的谨慎态度来对待。

韦德·劳什是 Soonish 的主持人和制作人,Soonish 是一个关于技术、文化、好奇心和未来的播客。他是 Hub & Spoke 播客集体的联合创始人,也是印刷、在线和广播媒体(如麻省理工学院技术评论、Xconomy、WBUR 和 WHYY)的自由撰稿人。他的新书Extraterrestrials由麻省理工出版社出版。

更多作者:韦德·劳什
大众科学杂志第 320 卷第 4 期这篇文章最初以 “机器挖掘你的思想” 为标题发表在 大众科学杂志第 320 卷第 4 期(),第 22 页
doi:10.1038/scientificamerican0419-22
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