機器讀取你的腦電波

如何確保非侵入式神經介面保持非侵入性

雷恩·麥克唐納

有時,一項在實驗室或診所醞釀了幾十年的技術幾乎一夜之間就躍升為主流消費品。

以磁控管為例。這種奇特真空管的前身大約在1920年由通用電氣發明。直到1940年,英國科學家才找到一種磁控管設計,可以以前所未有的功率泵出微波能量。這一發現推動了麻省理工學院的一項速成計劃,以建造機載雷達裝置,這項進步幫助盟軍在歐洲擊退了納粹德國。衝突剛結束,一位雷神公司的工程師就注意到微波也可以融化巧克力。“雷達 Range”於 1947 年首次亮相,如今幾乎每個廚房都裝有磁控管。

下一個可能普及我們生活的古老但又新興的技術可能是所謂的神經介面。得益於已經存在了幾十年的非侵入性工具,例如腦電圖 (EEG) 和功能性磁共振成像 (fMRI),醫生和神經科學家無需在你的頭骨上鑽孔即可測量你大腦的變化。現在,使這些工具變得挑剔、昂貴且難以解釋的一些問題正在得到解決,這意味著神經介面突然出現在亞馬遜和塔吉特等商店中。這帶來了一個挑戰,因為測量大腦活動不像製作微波爆米花那樣簡單。這其中存在巨大的隱私和倫理問題。


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總部位於多倫多的腦機介面初創公司 InteraXon 成立於 2007 年,它的故事展示了事物變化的速度有多快。過去,透過腦電圖 (EEG) 獲得可靠的腦電波測量結果意味著將數十個電極貼上到受試者的頭皮上。但是 InteraXon 構建了一種可穿戴式腦電圖裝置,僅需幾個電極即可貼在前額和耳後,並配有軟體來對它們測量的腦電波進行分類。低頻“阿爾法”波表示放鬆狀態;高頻“貝塔”或“伽瑪”波表示忙碌或專注的頭腦。

該公司最初的應用帶有一些異想天開的色彩。在溫哥華舉行的 2010 年冬季奧運會上,安大略省展館的參觀者可以戴上頭帶,並用意念控制尼亞加拉瀑布和安大略省其他遙遠地標的燈光。後來,該公司製造了意念控制的軌道賽車和星球大戰遊戲。“在所有這些意念控制之後,我們意識到一個非常重要的認識,”InteraXon 聯合創始人 Ariel Garten 告訴我。“雖然你可以用你的大腦控制技術,但你這樣做的方式效率不高。坦率地說,你可以用手更輕鬆地轉動它。”

但在 2014 年,該公司釋出了 Muse 頭帶,現在是第二代:它與智慧手機應用程式配對,以幫助使用者練習正念冥想。當軟體檢測到指示走神的腦電波時,佩戴者會聽到海浪或雷聲形式的反饋。這些聲音提示他們將注意力重新集中到呼吸上。“這就像在健身房做一組動作,”Garten 說。“這就是你在說,‘好的,我有一塊叫做注意力的肌肉,我要加強它。’”

但是,使用腦電圖資料來診斷睡眠障礙或癲癇是一回事;開始監測數百萬健康消費者的腦狀態完全是另一回事。因此,Garten 還成立了負責任的腦電波技術中心,該中心旨在防止可能破壞新興神經介面行業的隱私洩露、過度科學主張或其他失誤。“目標是制定一套標準,以確保每個人的資料始終安全,並且該技術得到適當使用,”Garten 說。

瑪麗·盧·傑普森對此表示贊同。她是一位矽谷硬體工程師,最近創立了 Openwater,這是一家初創公司,正在構建一種滑雪帽形狀的裝置,該裝置將使用穿透頭骨的紅外光來測量血流——這是大腦哪些區域工作最努力的跡象。傑普森構思這項技術的初衷是作為 fMRI 的低成本替代品,用於診斷腦損傷或神經退行性疾病。但她說,有一天,它也可能被用來讀取思想。

對於殘疾人來說,這可能是一個福音,但它也是一場正在醞釀的隱私噩夢。“我認為讀心術的場景還很遙遠,但我之所以早點談論它們,是因為它們確實具有深刻的倫理和法律影響,”傑普森說。“我們釋出產品的唯一方法是我們有辦法定義什麼是負責任。”

與許多其他技術一樣,消費級神經介面似乎註定會在完全成熟之前到達消費者手中。目前,它們最好以健康的謹慎態度來對待。

韋德·勞什是 Soonish 的主持人和製作人,Soonish 是一個關於技術、文化、好奇心和未來的播客。他是 Hub & Spoke 播客集體的聯合創始人,也是印刷、線上和廣播媒體(如麻省理工學院技術評論、Xconomy、WBUR 和 WHYY)的自由撰稿人。他的新書Extraterrestrials由麻省理工出版社出版。

更多作者:韋德·勞什
大眾科學雜誌第 320 卷第 4 期這篇文章最初以 “機器挖掘你的思想” 為標題發表在 大眾科學雜誌第 320 卷第 4 期(),第 22 頁
doi:10.1038/scientificamerican0419-22
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