腦機介面(Brain-Computer Interface, BCI)簡單來說,就是大腦與電腦直接溝通的橋樑,包含了:腦活動的感測、腦活動的轉譯,以及後續的決策與執行等三個關鍵步驟。今天,我們再度邀請到國立陽明交通大學電機工程學系的劉益宏教授,深入為我們解析腦機技術,並以失智症、憂鬱症等案例,剖析臨床運用的預期成果。
腦機介面的運作過程,就像是為大腦安裝一個翻譯官,將我們腦中微弱的電磁訊號,轉化為電腦能理解的指令,從而實現用「意念」來控制外部世界。而腦機技術可根據感測方式,分為「侵入式」與「非侵入式」兩大類:顧名思義,侵入式腦機需要透過開顱手術,將感測器植入大腦內部,如馬斯克旗下知名的腦機公司 Neuralink,便是該技術重要的業界領頭羊;至於非侵入腦機則無需動刀,只需將感測器貼附於頭皮表面來測量腦波即可。
不過,在侵入式腦機的研發過程中,若直接對大腦進行實驗,恐造成不可逆的巨大風險,因此學界多年前便開始研究組織工程與生物晶片的結合,希望能創造一個安全的實驗環境,在長時間的開發後,終促成「生物電腦」——又稱「濕件」——的誕生。此技術是將人類幹細胞培養的神經元與矽晶片結合,打造出一個可以進行運算的生物系統,而濕件系統也為阿茲海默症、失智症等大腦疾病的研究,提供了全新的平台,同時也增加未來腦機技術發展的可能性。
至於腦機技術的應用,目前也開始涉足「情緒調節」領域。以憂鬱症患者為例,目前研發中的「抗憂鬱晶片」有望恢復患者受損腦區的功能,幫助其重新建立情緒調節的能力,進而擺脫憂鬱症的困擾。
另外,從產業面向來看,Neuralink 在前端訊號的讀取技術上鶴立雞群,然而市場上大部分的應用開發,多聚焦在醫療應用,如失智症、阿茲海默症、憂鬱症⋯⋯等領域,這顯示出腦機技術的發展,仍是以解決人類健康問題為最主要的動力。
最後,劉教授與大家分享到腦機的「資安」風險問題。也許腦機晶片有被駭客入侵的風險,但這並非當下我們需要過度擔憂的問題,優先將腦機技術發展完備、優化應用場景,後續資安的問題,再交由專家來思考應對,如此才有助於技術的開發推進。
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