脑机接口 (BCI)可以将脑信号转换为计算机或机器内的特定动作和命令。这是一个快速发展的领域，为超越个人身体限制的设备控制提供了可能。

根据记录电活动的方法，脑机接口可分为三类：侵入式、部分侵入式和非侵入式。第一种方法是将电极植入大脑内部或直接接触脑组织，而第二种方法是将电极放置在大脑表面或附近。这两种系统都可以收集大量准确的数据，尽管需要先进的外科手术程序并带来重大的健康风险。

然而，目前最常用的方法是脑电图或 EEG，这是一种非侵入性技术，涉及将电极临时放置在头皮上。然后将它们连接到能够将电信号转换为可解释的脑电波的计算机，其异常可用于检测癫痫、阿尔茨海默氏症、睡眠障碍或脑损伤等疾病。

脑机接口的用途

对 BCI 开发最感兴趣的领域之一是医学。这项技术在提高身体和运动障碍人士的生活质量方面具有巨大潜力，因为它能够仅通过大脑活动来控制任何机器。它还有助于治疗抑郁症、焦虑症或注意力缺陷症等心理健康状况。在帮助伤病康复的同时，它还有助于恢复记忆等大脑功能和神经科学研究。

同时，脑机接口在其他领域也有用途：

1.在教育方面，通过了解大脑对各种训练的反应，确定提高学生注意力的方法并创建个性化的学习方法。

2.在工业领域，通过允许工人更有效、更安全地控制机器。

3.在体育运动中，通过监测运动员的心理状态以及其在训练和比赛的各个阶段的差异。

4.在艺术和娱乐领域，其在交互式艺术品、视频游戏和虚拟现实环境中有着无数的用途，促进了身临其境和更具包容性的体验。

5.在家庭自动化方面，通过协助残疾人完成日常任务（例如打开灯、打开百叶窗或调节室温）。

目前，这些领域开发的BCI分为四大类：脑接口，脑假体，脑文本和图像以及脑脑设备。

脑接口设备

一个很好的例子是Emotiv Epoc，这是一款利用电极通过用户思维来控制各种接口的耳机。这是一款简单直观的设备，只需五分钟即可配置完成，专为可扩展的大脑研究而设计。特别值得注意的是，它使用了基于盐水的无凝胶传感器，适合儿童和成人，也适合对清醒或睡眠中的受试者进行研究。

该公司还销售其他具有不同精度和专业水平的耳机。

 大脑假体装置

其中包括捕捉脑信号并将其与假肢或机器人系统中的特定动作联系起来的技术，这对身体残疾或运动障碍的人非常有益。

其中一个装置是LUKE 手臂，这是一种最初为美国国防高级研究计划局 (DARPA) 开发的假肢。它是现存最先进的仿生肢体，能够同时执行多个动作，同时为每个手指提供良好的活动性。它可以调整肩部、肘部或手腕的长度，以及握住精致的物体、捏住小物品并为钥匙、铅笔或餐具等物品提供侧向抓握。

图2 LUKE 手臂侧向抓握的示例

大脑文本和图像设备

这些脑机接口可以捕捉脑信号并对其进行解读，从而在屏幕上生成文本或图像。它们主要用于为说话或书写能力受到影响的残疾人士提供的支持和交流应用。

属于这一类别的设备之一是Unicorn Speller，这是一款将基于电极的帽与包含数字和字母的小屏幕相结合的软件。用户需要将注意力集中在所需符号上几秒钟，以便将其选中并显示在文本框中。该界面还提供文本阅读功能和绘图或绘画选项，以及预测模式以提高书写效率。

图3 基于电极的帽和用于文本生成的 Unicorn Speller 屏幕

脑-脑互联设备

最后，这些设备能够实现人与人之间信息、思想或情感的交换，无论是单向的还是双向的。

这项技术仍处于早期发展阶段，但我们已能找到一个例子：BrainNet 社交网络。该项目使用电极头盔和经典的俄罗斯方块游戏，使三个用户能够同步他们的想法：其中两个用户充当信息发射器，而第三个用户接收信号并将视频游戏块放置在指示的位置。

该通信系统的成功率超过80%，表明此类脑机接口是可行的，并能为科学和研究做出重大贡献。

图4 该图展示了 BrainNet 通过三个受试者的合作而进行的运作

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