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介紹

“我不想成為家養(yǎng)寵物，那么如何解決這個問題呢？我認為最好的方法是在人類大腦中添加人工智能層?！?——埃隆·馬斯克

2019年可以說是腦機接口（BCI）元年。 2019年7月，馬斯克旗下公司Neuralink發(fā)布了該公司研發(fā)的首個腦機接口（BCI，腦機接口英文縮寫）系統(tǒng)，從而點燃了普羅大眾對這項科幻技術的關注和追捧。 BCI系統(tǒng)利用神經(jīng)外科機器人像微創(chuàng)眼科手術一樣安全無痛地在頭部打孔，快速將芯片植入大腦，然后通過USB-C接口直接讀取大腦信號。也可以使用iPhone 進行控制。但世界上第一個提出“BCI”概念的人是誰呢？他是如何建造世界上第一個非植入式腦機接口系統(tǒng)的？

圖1 用于插入線的“神經(jīng)外科機器人”（來源：Neuralink）

圖2“縫合機”是一種神經(jīng)外科機器人，每分鐘可以植入六根線。整個過程特別像縫紉機。

圖3 采用特殊芯片讀取大腦信號并進行降噪和信號放大。目前該系統(tǒng)使用USB-C接口來傳輸數(shù)據(jù)。

圖4 無線傳感器，馬斯克的長期目標。

腦機接口的誕生

“科學天才，就像藝術天才一樣，從根本上講就是做出正確選擇的能力?！?——比利時科學史家喬治·薩頓

Jacques J. Vidal 是加州大學洛杉磯分校(UCLA) 計算機科學系的名譽教授。 1973年，Vidal教授在發(fā)表于《生物物理學與生物工程年度評論》的論文中首次提出了“BCI”的概念。從此，“BCI”作為一個“黑科技”術語正式登場，走進了各路學術大佬和陌生人的視野。它已一代又一代地流傳和傳承。

圖5 Jacques J. Vidal Jacques J. Vidal 教授出生于比利時列日。列日位于比利時東部，比利時列日省首府，地處歐洲中心。地理位置如下圖所示。

圖6 列日

列日是一座非常特別的城市，既現(xiàn)代又古老。列日曾經(jīng)是德意志帝國的一個獨立公國，八世紀的歷史造就了“列日”精神，這是傲慢和堅韌。很有趣的是，雖然列日的旅游業(yè)不發(fā)達，但如果走在列日的街道上，你會看到充滿歷史氣息的建筑，仿佛在訴說著查理曼輝煌的過去。

圖7 瓦隆皇家歌劇院

圖8 圣保羅大教堂

圖9 王子宮殿

另一方面，列日是一座現(xiàn)代化城市。這里不僅交通發(fā)達，高速公路網(wǎng)與歐洲各大城市相連，“母親河”默茲河的港口條件也在歐洲名列前茅。經(jīng)濟和工業(yè)上，作為歷史上著名的紡織和冶金工業(yè)區(qū)，列日逐漸發(fā)展成為新的多元化產業(yè)，如電子、生物化學、飛機發(fā)動機、航空航天、天體物理等。因此，與許多其他歐洲城市相比，列日有許多造型特殊的現(xiàn)代建筑，使城市整體顯得更有活力。

圖10 布埃倫山

圖11 弗拉涅橋

圖12 列日狂歡節(jié)

圖13 列日古爾曼高鐵站

值得一提的是，Vidal教授畢業(yè)于列日大學（Universit de Lige）。該大學成立于1817年，是第一所國家資助的公立法語國際大學。小編舉起蘭花數(shù)了數(shù)，已有兩百多年的樹齡了。雖然在國際大學排名中并不是很高，基本穩(wěn)定在200-250之間，但仍算得上是世界500強大學之一。

圖14 列日大學位置

圖15 列日大學

圖16 列日大學

1954 年，雅克·維達爾(Jacques Vidal) 從列日大學(University of Lige) 獲得電氣工程學位?？梢?，他又是一位跨界高手。維達爾教授的經(jīng)歷不僅跨越了界限，而且很特別。

大學一畢業(yè)，他就加入了比利時空軍，過著放蕩不羈的生活，最終以比利時預備役第一副上尉的身份結束了自己的軍旅生涯。駕駛完戰(zhàn)斗機后，這位退役空軍中尉回到列日大學，穿上西裝，拿起教鞭，變身為一名大學生，開始了學術生涯。

現(xiàn)在我成了“科研狗”，沒有博士學位是不行的。維達爾于1961 年在巴黎大學獲得博士學位，并于1963 年離開比利時前往美國，加入加州大學洛杉磯分校工程學院。隨后，Vidal教授與其他學者共同創(chuàng)立了該校計算機科學系，并作為該系創(chuàng)始成員和名譽教授光榮退休。

當然，和很多知名教授一樣，維達爾教授已經(jīng)退休，繼續(xù)和研究生一起工作在科研第一線。他的招牌課程——神經(jīng)網(wǎng)絡與軟計算一直很受學生歡迎。經(jīng)過多次修改和偶爾更名后，過去30 年每年都會舉辦。可以說，它正在走強，是我們這一代人的榜樣。

圖17 巴黎大學

圖18 加州大學洛杉磯分校(UCLA)

維達爾教授一直對大腦的奧秘感興趣。 1970年，他從加州大學洛杉磯分校大腦研究所休學一年，研究哺乳動物前庭系統(tǒng)，并加入了Jose Segundo教授領導的研究小組。他后來被選為研究所董事會的永久成員。后來自己接項目、做研究，突然就收到了美國國防部資助的人機通信項目（BCI項目）。根據(jù)官方聲明，“這是一項大型、政府資助、面向未來的科學研究的一部分，涉及生物控制論和人機交互?！逼渲幸粋€成果是首次成功嘗試將大腦信號納入人機通信。開發(fā)了所謂的腦機接口系統(tǒng)。

大人物就是大人物。如果他稍微跨越一些界限，他就會想出一些令人震驚的事情。 1973年，Vidal教授正式發(fā)表了論文，即《Toward Direct Brain-Computer Communication》。在這篇學術論文中，他首次創(chuàng)造了“BCI”一詞，并構建了世界上第一個非植入式腦機接口系統(tǒng)。

圖19 Vidal教授在1973年發(fā)表的論文中首次提出了“BCI”的概念

腦機接口這個術語實際上有很多不同的名稱。雖然它們都繞過了人類的肌肉四肢和周圍神經(jīng)系統(tǒng)，或者按照某學者（即小編）的說法，繞過了基于言語和行為表征的符號系統(tǒng)，建立了人腦與外界的直接溝通。機制，但各學界人士基于不同的學術視角有不同的看法。

例如，杜克大學熱情的巴西神經(jīng)科學家Nicolelis 將其稱為BMI，代表腦機接口。與BCI中強調的C即Computer不同，BMI更強調大腦與包括計算機在內的更廣泛的外部機器設備的連接和交互。其他名稱包括神經(jīng)控制接口（NCI）、思維機器接口（MMI）、直接神經(jīng)接口（DNL）等。

圖20-1 BCI運行模型

植入式BCI 和非植入式BCI

“對大腦機制的研究可以引導我們將生物學和心理學結合起來，形成一門解釋人類行為的新興學科?！?—— 英國生理學家、諾貝爾生理學和醫(yī)學獎得主埃德加·道格拉斯·阿德里安

Vidal教授創(chuàng)建的腦機接口系統(tǒng)是一種非植入式腦機接口系統(tǒng)。前面介紹的菲茨教授和備受爭議的西班牙神經(jīng)科學家德爾加多教授創(chuàng)建的腦機接口系統(tǒng)都是植入式腦機接口系統(tǒng)。這兩類腦機接口的分類主要依據(jù)電極的放置位置以及是否對腦組織造成創(chuàng)傷。

植入式BCI，顧名思義，需要一個“腦洞”來植入電極，這必然會對腦組織造成一定的創(chuàng)傷。因此，雖然植入式BCI采集的信號質量較好，但其缺點也很明顯。正常人的腦袋里無緣無故地開了一個“想象中的洞”，總感覺有點可怕。如果感染沒有得到很好的治療，那就不好了。

而非植入式腦機接口則不需要侵入腦組織，只需要收集腦頭皮的信號。相比之下，它們更安全，更容易被普通人接受。當然，由于顱骨的遮擋和外界環(huán)境的干擾，采集到的腦神經(jīng)信號的質量要差很多。打個比方，就像在足球場上方使用耳機，聆聽體育場內吃瓜群眾的歡呼聲。很難說清楚是誰在歡呼。植入的腦機接口可以聽到誰在歡呼。兩種系統(tǒng)各有優(yōu)點，代表了BCI的兩種發(fā)展路徑。

圖20-2 除了三種類型的BCI外，還有一種半植入式或半侵入式BCI，稱為皮質（ECoG）腦電圖接口，它是上述兩者的折衷方案。如何妥協(xié)？顧名思義，半侵入式或半植入式BCI仍然需要植入，但相比侵入式BCI插入大腦皮層的極端方法，半植入式BCI一般只穿透顱骨或顱骨。下面的硬腦膜。這樣采集到的腦神經(jīng)信號是很多神經(jīng)元聚集在一起的信號。雖然它們無法達到植入式BCI 可以到達單個神經(jīng)元的精度，但與非植入式BCI 相比，信號質量顯著提高，來自外部環(huán)境的干擾也會減少很多。因此，半植入式或半侵入式BCI未來前景廣闊，也是BCI的重要發(fā)展路徑。

圖21 頭皮腦電圖部分細節(jié)

圖23 植入式ECOG 網(wǎng)格（華盛頓大學）

腦電圖簡史

“高等哲學家是孤獨的，不是因為他想孤獨，而是因為他周圍沒有其他同類。” —— 德國哲學家尼采

簡單講完BCI的分類，我們來看看Vidal博士打造的世界上第一個非植入式BCI系統(tǒng)的神經(jīng)生理學基礎。它實際上是基于腦電圖開發(fā)的。什么是腦電圖？這要從一百年前一段孤獨的往事說起。

在腦電圖發(fā)現(xiàn)之前，科學家們多年來一直在探索生物電。 1791年，意大利的路易吉·加爾瓦尼(Luigi Galvani)偶然在青蛙身上發(fā)現(xiàn)了生物電——BiologicalElectricity。第一個記錄動物大腦電活動的人是英國的羅納德·卡頓（Richard Caton，1875）。他記錄了兔子和猴子大腦中的直流電電位，并認為這可能與大腦功能有關。

圖24 意大利醫(yī)生、動物學家路易吉·加爾瓦尼

圖25 Luigi Galvani 的實驗

圖26 理查德·卡頓，英國醫(yī)師、生理學家

第一個發(fā)現(xiàn)并準確描述人腦電活動的人是德國精神病學家和心理生理學家漢斯·伯杰（Hans Berger，1873-1941）。他也是EEG（腦電圖，德語Elektrenkephalogramm）一詞的命名者。腦電圖的發(fā)現(xiàn)以及最終被世人接受和應用，可以說見證了一個科學家科學精神的偉大和孤獨。

圖27 漢斯·伯杰，德國精神病學家。 1924年發(fā)明了腦電圖，并創(chuàng)造了腦電圖的名稱，并且是波節(jié)律（也稱為伯杰波）的發(fā)現(xiàn)者。說起伯杰教授20多年來對腦電圖的艱苦追求和發(fā)現(xiàn)，實在是一段苦樂參半的經(jīng)歷，也不乏一種宿命論或神秘主義的感覺。

伯杰教授早年進入柏林大學學習天文學，與精神疾病完全無關。當小編偶然發(fā)現(xiàn)這個鮮為人知的故事時，我有些困惑。幸運的是，伯杰教授當時可能對天文學不感興趣，所以一年后就退學了。輟學后，他與本文的主人公維達爾教授有同樣的經(jīng)歷，并成為一名軍人，豐富了自己的生活。結果他在部隊服役時發(fā)生意外，騎馬時受傷。本來，作為一名軍人，受傷、獲獎是很正常的事情。但伯杰教授身上發(fā)生的事情有點奇怪。

據(jù)說，當他騎馬受傷時，遠在他鄉(xiāng)的妹妹竟然產生了“心靈感應”，感覺到伯杰遇到了麻煩，只好請伯杰的父親給他發(fā)電報詢問。要知道，當時（19世紀末）發(fā)電報是非常昂貴的。幸運的是，他的父親是一名醫(yī)生，并不缺錢，所以他立即給伯杰發(fā)電報。我猜伯杰收到電報的時候已經(jīng)徹底驚呆了！太神奇了！他年輕敏感的心，大概被打擊了一萬次。這使他相信親戚之間存在所謂自發(fā)的“心靈感應”。他相信，當他遇到危險時，他的腦電信號被妹妹接收到了。這真的很神秘，很自發(fā)。上帝的旨意。這件事改變了伯杰的生活，促使他二十多年來不斷追求“心靈與大腦”的聯(lián)系。伯杰因此加入了耶拿大學（成立于1558年）。德國最傳統(tǒng)、最古老的大學之一。 ），改學醫(yī)學，希望找到精神活動對應的大腦電信號，或者說所謂精神能量的生理基礎。

圖28 Friedrich Schiller-耶拿大學伯杰教授真是不容易?。《嗄甑膶嶒灢⒎且环L順。大多數(shù)人早就放棄了。但我不知道他是否真的受到上帝意志的引導，還是他對科學真理的信仰。終于，1924年，當他通過頭部外傷患者的顱骨缺損將兩根鉑金針狀電極插入大腦皮層時，第一次成功記錄了人腦中規(guī)律的電活動。那一天是1924 年7 月6 日。

第一次記錄人類腦電波后，伯杰教授非常平靜，又等了五年。直到1929年，隨著技術的進步，波形變得更加清晰，他發(fā)表了第一篇關于人類腦電圖的論文。發(fā)表一篇論文花了五年！哈哈，你在開玩笑吧？如果今天的三年考核推遲的話，分分鐘他就會被裁員！更讓伯杰教授郁悶的是，當時他的德國同事沒有一個認可他的發(fā)現(xiàn)，認為伯杰做錯了什么。大佬就是大佬！伯杰教授堅稱青山不會放松接受死亡。他不僅沒有動搖，還一口氣發(fā)表了14篇腦電圖論文。直到1933年，英國著名生理學家埃德加·道格拉斯·阿德里安重復了伯杰教授的工作并認可了他的成果后，情況才發(fā)生了變化。

圖29 英國著名生理學家埃德加·道格拉斯·阿德里安（是的！他太帥了?。┌⒌吕锇苍诋敃r設備最完善的劍橋大學生理實驗室與B. Mathews一起研究腦電圖，證實了波和伯杰提出的貝塔波。波，并提出將波稱為“伯杰節(jié)律”，但被伯杰本人拒絕。

伯杰的腦電圖研究得到阿德里安等人的肯定后，腦電圖研究迅速發(fā)展，并在全世界推廣。諷刺的是，盡管伯杰教授因腦電圖的發(fā)現(xiàn)而聞名于世，但他的研究成果在他的祖國德國卻并沒有得到很好的認可。到1938年，他的研究成果終于被世界（學術界）所接受。正當他準備大展宏圖、大展拳腳時，第二次世界大戰(zhàn)爆發(fā)了。不但訪美計劃被擱置，腦電圖研究甚至被當時的納粹政權禁止。房子漏水了，卻一直下雨！不久之后，伯杰教授被迫退休。退休后，伯杰教授變得更加抑郁，心臟不好，并且患有嚴重的皮膚感染。 1941年6月1日，在他工作多年的醫(yī)院里，這位畢生探索“心靈與大腦的關系”的老科學家上吊自殺了。出色地！ “如果你沒有幾個親密的朋友，當你的弦斷了，沒有人會聽你的。” “前世名利，后世名利，禍福無常！”

圖30 伯杰和女兒伊爾瑟的腦電圖伯杰教授去世后，他發(fā)現(xiàn)的腦電圖-EEG及相關電生理技術在美國、英國、法國等國家迅速推廣并進入臨床診斷，成為當時的神經(jīng)科學家。是診斷和治療全身性疾病、癲癇、腦腫瘤、腦外傷等疾病的重要工具。 20世紀60年代，隨著計算機技術的出現(xiàn)和應用，腦電圖的準確性大大提高。腦電圖再次展現(xiàn)出巨大潛力，成為Vidal教授本文構建BCI系統(tǒng)的神經(jīng)生理學基礎。

圖31 EEGEEG，英文是Electroencephalogram，一個相當長的單詞。腦電圖是它的縮寫。通常稱為腦電圖。其實現(xiàn)的生理基礎是大腦活動時在大腦皮層或頭皮中可以觀察到的節(jié)律性放電活動。然而，這種放電活動并不是由一兩個神經(jīng)元完成的，而是一種“宏觀”的放電現(xiàn)象：神經(jīng)元簇自發(fā)的、節(jié)律性的電活動。簡單來說，就是人在做不同的事情時，會釋放出不同的“電”。當你醒著的時候是阿爾法波，當你睡覺的時候是德爾塔波，當你約會時被幸福的閃電擊中時是貝塔波。當然，腦電波很弱，很容易受到干擾。皺眉（肌電干擾）、眨眼睛（眼電干擾）、打噴嚏、放屁等都會造成干擾。外部環(huán)境、實驗設備等引起的工頻干擾和噪聲干擾也不容忽視。因此，必須使用特殊的腦電圖記錄儀和附著在頭皮上的電極來測量清晰的腦電波。

圖32 腦電電極對應圖

圖33 10-20國際體系電極放置方法

此外，同步腦電波節(jié)律的形成還與位于大腦深處的一個重要的小區(qū)域——皮質丘腦非特異性投射系統(tǒng)的活動有關。簡單來說，如果丘腦出了問題，那么大腦就會開始隨機放電。隨意放電顯然是不好的。綜上所述，腦電波屬于腦科學的基礎理論研究。腦電波監(jiān)測也廣泛應用于臨床實踐。當然，它還包括BCI應用，以提高癱瘓患者或失去行動能力的殘疾人獨立移動的能力。中間。

圖34 皮質丘腦非特異性投射系統(tǒng)

圖35 腦電信號檢測

腦電波是一些自發(fā)的、有節(jié)律的神經(jīng)電活動。它們的頻率范圍為每秒1 至30 次。它們可分為四個頻段，即（1-3Hz）和（4-7Hz）。（8-13Hz），（14-30Hz）。另外，當你清醒并專注于某件事時，你經(jīng)常可以看到頻率比波更高的伽馬波（gamma，發(fā)音為gamma）。其頻率為30~80Hz，幅度范圍可變；睡眠時還可能存在其他具有特殊波形的正常腦電波，如駝峰波、波、波、復合波、波等。

圖36 腦電圖各波段

圖37 第四代數(shù)字腦電圖儀

德爾塔波（delta，讀作delta）

頻率為1~3Hz，幅度為20~200V。當一個人處于嬰兒期或智力不成熟時，或者當一個成年人處于極度疲勞和困倦或處于麻醉狀態(tài)時，該頻帶可以在顳葉和頂葉中記錄下來。

西塔波（theta，發(fā)音為theta）頻率為4~7Hz，幅度為5~20V。這種波在沮喪或抑郁的成年人以及精神病患者中尤其明顯。但這個波是青少年（10-17歲）腦電圖中的主要成分。

波（，讀作）的頻率為8~13Hz（平均為10Hz），振幅為20~100V。它是正常人腦電波的基本節(jié)律。如果沒有外界刺激，它的頻率是相當恒定的。當一個人清醒、安靜、閉上眼睛時，這種節(jié)奏最為明顯。當他的眼睛睜開（受到光刺激）或受到其他刺激時，波立即消失。

貝塔波（，讀作）頻率為14~30Hz，振幅為100~150V。當人們緊張、情緒激動或激動時，就會出現(xiàn)這種波。當人從噩夢中醒來時，原來的慢波節(jié)奏可以立即被這種節(jié)奏所取代。

腦電圖是人腦在自然狀態(tài)下產生的自發(fā)電位，廣泛應用于神經(jīng)科學、認知科學、認知心理學和心理生理學研究。腦電圖具有較高的時間分辨率，可以檢測毫秒級的電位變化，但其空間分辨率相對較差。在此基礎上通過特定技術手段誘發(fā)的ERP（事件相關電位）和SSVEP（穩(wěn)態(tài)誘發(fā)電位）是非植入式腦機接口中常用的幾種腦電模式。

目前常見的EEG-BCI系統(tǒng)主要包括：P300、運動想象（MI）和穩(wěn)態(tài)視覺誘發(fā)電位（SSVEP）。事實上，上述EEG模式并不是單獨用作大腦信號源，而是組合使用，甚至包括一些非EGG信號，例如肌電信號（EMG）和眼電信號（EOG）。這種組合BCI系統(tǒng)可以稱為混合BCI（Hybrid-BCI），例如神經(jīng)智能假肢系統(tǒng)。

圖38 P300是事件（如聽覺、視覺刺激）發(fā)生后約300ms出現(xiàn)的正波。

圖39 運動想象MI—BCI

圖40 MI-BCI

圖41 SSVEP-BCI 和混合-BCI (Hybrid-BCI)

第一個非植入式腦機接口系統(tǒng)

“這些可觀察到的腦電信號是否可以作為人機通信中的信息載體，或者用于控制假肢設備或航天器等外部設備？” ——雅克·維達爾

了解了腦電圖之后，我們再回來仔細看看Vidal 教授創(chuàng)建的第一個非植入式BCI 系統(tǒng)是什么樣子的?？?！就是這樣。

圖42 Vidal教授創(chuàng)建的第一個非植入式BCI系統(tǒng)怎么樣？你有沒有感覺有點頭暈？反正我第一眼看到的時候腦子就短路了0.3秒！然而，仔細想一想，在20世紀70年代，計算機技術剛剛起步，生物研究方法和方法還比較落后，很難從腦電圖這種帶有大量噪音的微弱大腦神經(jīng)信號中提取出有價值的東西。和干擾。東來只能這樣做“暴力”造型。

我們簡單看一下圖片。這個BCI系統(tǒng)從左到右大致分為實驗室、控制區(qū)、計算機區(qū)?；驹硎峭ㄟ^提取從頭皮記錄的位于視覺皮層上方的視覺誘發(fā)電位（VEP）來確定眼睛注視的方向（視覺注視點），從而確定受試者想要移動光標的方向，然后控制光標。在二維迷宮中“上、下、左、右”移動?？纯醋笙陆堑膶ο?，他的頭上插著三顆“釘子”。他似乎“平靜地”靠在實驗室的椅子上，盯著屏幕，屏幕上出現(xiàn)了故障，就像雪花一樣。當然，這個屏幕并沒有什么問題，但它是在給受試者提供特殊的視覺刺激，以誘發(fā)實驗者所需要的視覺誘發(fā)電位（VEP）。

圖43 確定腦電信號采集點

圖44 用于刺激受試者的刺激目標。用戶看到一個用氙氣發(fā)光的菱形紅色棋盤。通過關注閃爍棋盤的不同角，他們可以生成上、下、左、右命令，使他們能夠在圖形終端上呈現(xiàn)的迷宮中移動。

我們來看看中間控制區(qū)密密麻麻的形狀各異的設備。這些設備的功能如果我們看下圖可能會更加清楚。

圖45 中間的控制區(qū)怎么樣？你明白嗎？沒錯，無論是腦電信號的輸入、反饋和輸出，還是數(shù)據(jù)的處理以及各種實驗設備的同步，都需要它的控制來協(xié)調。圖42最右部分主要是數(shù)據(jù)存儲和計算。 IBM360主機負責數(shù)據(jù)數(shù)字化，XDS-Sigma7計算機控制實驗事件。

受試者首先提供數(shù)據(jù)來訓練線性判別函數(shù)，然后實時在線導航迷宮。因此，本實驗采用信號處理技術，以最小平均值實現(xiàn)腦電圖的實時分析。鑒于數(shù)據(jù)量巨大，系統(tǒng)采用了當時國際上最先進的存儲計算系統(tǒng)。毫無疑問，這種非植入式腦機接口系統(tǒng)相當昂貴。以下是原文的摘錄，方便大家感受。

“通過一個專門設計的屏蔽外殼對受試者進行監(jiān)控，其中包含各種輸入設備和輸出監(jiān)視器。實驗者坐在相鄰的房間里，其中包含各種計算機的控制終端，以及腦電圖和其他生物信號記錄設備。這種安排允許用于受試者、實驗者和計算機之間的交互，以執(zhí)行復雜的任務并向受試者帶來反饋信息?！?

圖46迷宮圖（實時事件相關電位，即ERP分類實驗迷宮反饋顯示），受試者利用腦電信號移動圖中的三角形，玩迷宮游戲。

盡管維達爾教授開發(fā)的第一個非植入式腦機接口系統(tǒng)看起來極其復雜，但實現(xiàn)該系統(tǒng)所采用的神經(jīng)生物學范式仍然是華盛頓大學菲茨教授在上一篇文章中使用的操作性條件反射。范例。在維達爾教授的開創(chuàng)性論文中，它被稱為“操作性條件神經(jīng)事件（OCNE）”。使用這種類型的范例將在行為（外周）事件和選定的神經(jīng)電位之間建立可靠且穩(wěn)定的對應關系。關于“神經(jīng)事件操作性調節(jié)的新作用”，維達爾教授“提出了第四種功能：即作為控制外部過程的手段，例如計算機或假肢裝置。”

圖47 閉環(huán)“雙向腦機接口”（BBCI） 在本文的結論部分，Vidal 教授總結了他提出的“BCI”概念的可行性。他寫道，“傳播（基于腦電圖的人機通信）概念的可行性取決于三個基本假設?！?

第一個假設是，從頭皮記錄的腦電圖可以在一定程度上檢測到人類的意識活動。

第二個假設是，可以分析上述有意義的腦電信號以提取某種意圖或指令（意義）。

第三個假設是操作反射范式可以使實驗所需的腦電信息更加可靠和穩(wěn)定。

最后，維達爾教授預測，“正如讀者毫無疑問意識到的那樣，直接的腦機通信仍然有一些希望。即使是本文中概述的相對溫和的實驗項目也可能需要幾年的時間才能成熟，屆時可能會出現(xiàn)新的方向?！?

圖48 電影《Total Recall》中的腦機融合場景

圖49 電影《黑客帝國》中后腦插管場景

許多年后（2011年），在格拉茨大學（奧地利第二古老的大學）的一間教室里，一位帶著濃重法國口音的老科學家結束了題為《BCI》的演講，他在演講中說道：“（BCI）已經(jīng)取得了相當大的進展，但進展緩慢，而且仍然是一個有待探索的領域，令人欣慰的是，如此多的實驗室在不同的地方蓬勃發(fā)展，這讓我們充滿希望，希望能夠出現(xiàn)一些真正有價值的東西。很快?！边@位科學家就是來自加州大學洛杉磯分校的雅克·維達爾教授。

圖50 Jacques J. Vidal（左一）

d his wife, at the 5th International BCI Conference 2011 (Graz).