2013-08-28

第一個「人類腦對腦介面」控制對方的手指(含影片)

Researcher controls colleague's motions in first human brain-to-brain interface (w/ Video)
http://medicalxpress.com/news/2013-08-colleague-motions-human-brain-to-brain-interface.html

http://www.washington.edu/news/2013/08/27/researcher-controls-colleagues-motions-in-1st-human-brain-to-brain-interface/


By Doree Armstrong & Michelle Ma, 2013.08.27

(Medical Xpress) -- 華盛頓大學研究者完成他們所認為的第一個非侵入性人對人腦介面(noninvasive human-to-human brain interface),其中一位研究者能經由網際網路傳送腦訊號,來控制另一位研究者的手部運動。

利用電子腦記錄(electrical brain recordings)以及某種形態的磁刺激(magnetic stimulation),Rajesh Rao 將腦訊號傳送到位於 UW 校園另一側的 Andrea Stocco,導致 Stocco 的手指在鍵盤上移動。

雖然 Duke 大學的研究者已證明兩隻大鼠之間的腦對腦通訊,而哈佛研究者也證明了人類與大鼠之間的通訊,不過 Rao 與 Stocco 認為這(項研究)是首例人對人腦部互相連接(human-to-human brain interfacing)。

"網際網路是連接電腦的某種方法,現在,那也能用來連接腦袋," Stocco 說。"我們想要取得一個腦部的知識(knowledge)並直接把它從這個腦傳到另一個腦。"

研究者將二間實驗室的完整展示錄了起來。原站下方所附的影片為了影片長度,已經過編修。

Rao,UW 的電腦科學與工程教授,其研究腦機介面(brain-computer interfacing,BCI)已超過十年,而且才就此一主題出版了一本教科書。在 2011 年,受到迅速發展的 BCI 技術的刺激,他認為他能示範人類腦對腦互接的概念。所以他與 Stocco(UW 學習與腦科學研究所的 UW 心理學研究助理教授)合作。

在 8/12,Rao 坐在他的實驗室,並戴上一頂有電極的帽子,那掛到一部腦電波儀(EEG)機器上,那會記錄腦部的電氣活動。Stocco 則在他位於校園另一側的實驗室中,戴上一頂紫色的泳帽,那標記出穿顱磁刺激(TMS)線圈的位置。線圈直接放在他的左運動皮質上,那控制手部運動。

這個團隊在二間實驗室設置 Skype 連線,使二間實驗室能夠協調,不過 Rao 與 Stocco 都看不到 Skypee 畫面。

Rao 觀看一個電腦螢幕,並用心智玩一個簡單的電玩。當他想要開火轟炸某一目標時,他想像要移動他的右手(並謹慎避免真的移動他的手),導致滑鼠指標點擊「開火」鈕。幾乎在一瞬間,Stocco(他戴上了減噪內耳式耳機,而且沒有看到電腦螢幕)不由自主地移動了他的右手食指,按下放在他面前的鍵盤上的空白鍵,猶如在開火。 Stocco 比較了不由自主地移動以及神經抽搐(nervous tic)的手部移動感覺。

"看到來自我腦中的想像動作被轉化成另一個腦袋的實際動作,感覺很興奮也很奇怪," Rao 說。"這基本上是從我腦袋到他腦袋的單向資訊流動。下一階段是一種更平等的、直接在二個腦部之間的雙向對話。"

研究者用以記錄與刺激腦部的這些技術,均眾所皆知。腦電波儀(Electroencephalography,EEG)經常為臨床以及研究者所用,能非侵入性地從頭皮記錄腦部活動。穿顱磁刺激(Transcranial magnetic stimulation,TMS)是一種非侵入性的、用來將刺激傳遞到腦部以誘發反應的方法。其功效端看線圈置於何處;在此例中,它被直接置於控制一個人右手的區域。透過活化這些神經元,此刺激使腦部相信它需要移動右手。

電腦科學與工程在學生 Matthew Bryan、Bryan Djunaedi、 Joseph Wu 以及 Alex Dadgar,以及生物工程畢業生 Dev Sarma,為此計畫撰寫電腦程式碼,將 Rao 的腦部訊號翻譯成 Stocco 腦部的命令。

"腦機介面,是某樣人們討論很久、很久的東西," Chantel Prat 表示,UW 學習與腦科學研究所的心理學助理教授,同時也是 Stocco 的妻子與研究夥伴,她負責協助指導這項實驗。"我們將一個腦袋插入到未曾有人研究過的、最複雜的電腦中,而這就是另一個腦袋。"

乍看之下,這項突破讓人想起各種科幻小說情節。Stocco 開玩笑的說,那是「瓦肯人的心靈融合(Vulcan mind meld,譯註:參見 Star Trek)」。不過 Rao 則謹慎表示,這種技術只能讀取某些種類的簡單腦訊號,而非一個人的「思想」。而且那無法賦予任何人控制你的行動,違抗你意志的能力。

二位研究者都在實驗室中穿戴很精密複雜的設備,而且處於理想狀態下。他們也要滿足(obtain)與遵循一套嚴格的國際人類受試者試驗規範,才能進行這個示範。

"我認為某些人可能會因此而感到不安,因為他們會高估這項技術," Prat 說。"要把我們所擁有的這項技術用於不知情者或是不願參與者,是不可能的事。"

Stocco 表示,多年後這項技術能被,例如,地勤人員使用,以協助空服員或旅客將飛機降落地面,如果駕使員無行為能力的話。又或著,殘障人士能表達其想望,譬如食物或飲水。即便兩者並非使用相同的語言,從某個人到另一個人的腦訊號依然有用。

Rao 與 Stocco 接下來計畫進行一項實驗,那能從這個腦袋將更複雜的資訊傳到另一個。如果有效,他們將對規模更大的一群受試者進行實驗。

※ 影片詳見原站。相關報導:

腦對腦界面允許在大鼠間傳輸觸覺與運動資訊

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