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能读取脑电波的“贴金纹身”,大脑直接与电脑交互

科普小知识2021-11-05 17:56:38
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能读取脑电波的“贴金纹身”,大脑直接与电脑交互

伊利诺伊大学的约翰·罗杰斯和他的同事最近开发了一种柔软的、可变形的电极,放置在皮肤表面来检测大脑信号。佩戴这些金电极就像粘上一个纹身,不会影响正常皮肤,也不会在游泳等高强度运动后脱落。研究结果发表在3月16日出版的《美国国家科学院院刊》上。

本发明可以应用于一种全新的交互模式:BCI(脑-机接口),即人脑和计算机之间的直接交互。罗杰斯认为,当这项技术成熟时,一方面,它可以帮助丧失听力和口语能力的残疾人更方便地与外界交流,它还可以用来检测睡眠或人们在学习和工作中的注意力。

几十年来,科学家们一直试图通过外部设备记录脑电图来分析人类的大脑活动。正如我们所能想象的那样,一些涂有导电液体的电极粘在头部,但是这些材料通常不能持久。新开发的“金纹身”由柔软可折叠的金电极组成,厚度仅为300纳米,宽度为30微米,附着在软塑料片上:

能读取脑电波的“贴金纹身”,大脑直接与电脑交互

这种微小的物质通过范德华力(即原子间的静电相互作用)粘附在皮肤上,这与壁虎粘附在墙上的原理相同,因此它的耐久性比导电液体好得多。通过实验,“金色纹身”可以维持近14天,包括皮肤细胞代谢和表皮脱落的影响。

事实上,这种“可穿戴设备”由两部分组成。颞骨的乳突部分用来记录大脑活动,而地线实际上在耳朵里。在实验室研究中,颞骨的乳突部分可以连接到监测设备。目前,该技术无法实现无线数据传输,这也是该研究团队的下一步工作之一。然而,一旦实现了无线传输,恐怕就很难在如此小的尺寸上装备电力存储和耐久设备。

努力的另一个方向是互动的速度。在研究人员发布的视频中,可以看出志愿者通过这种互动方式确实可以拼出“大脑力量”这个词,但是速度非常慢,每分钟只能输入2.3-2.5个字母。我不禁想起了《万物理论》中的主人公在开始失去表达能力时使用拼板的方式。因此,我觉得霍金教授必须在这项技术出现之前尝试一下。