脑机接口:将思维转化为行动
与科幻小说相去甚远的是，脑机接口让我们瞥见了未来由思维驱动的技术。将大脑活动从算法转化为行动的设备使那些不能说话或不能使用四肢的人再次独立。
喝咖啡的女人
2012年，凯西·哈钦森以“喝咖啡的女人”而闻名。虽然她真的喝了一杯肉桂拿铁，但她看似普通的壮举却引起了国际媒体的关注，因为她用的是由她的大脑控制的机械臂。
1996年，哈钦森中风，瘫痪，无法说话。作为BrainGate2临床试验的参与者，她使用“脑机接口”将她的想法转化为行动。
为了喝她的拿铁，哈钦森只是想象着移动她的右臂。虽然这听起来像是科幻电影的情节，但脑机接口是真实存在的设备——由微小的记录仪器或微电极组成，通过手术植入大脑内或大脑上，它们通过计算机算法转换大脑的电活动——把“思维”变成运动。
这种想法所产生的大脑活动通过计算机进行处理，并产生驱动机械臂的信号。类似地，科学家们已经使用脑机接口来移动电脑屏幕上的光标，并控制其他机器人或假肢。
崇高的理想
这些壮举始于一个革命性的想法。1968年，美国国立卫生研究院(National Institutes of Health)神经控制实验室(Laboratory for Neural Control)的创始人卡尔·弗兰克(Karl Frank)预测，未来大脑活动可以与外部世界联系起来。
弗兰克设想，通过记录大脑活动，我们有一天可以利用大脑活动的模式来帮助瘫痪患者与周围环境互动，这是一个巨大的想象力飞跃。
随着研究人员对大脑生理学和更强大的计算机有了更好的了解，实现弗兰克的愿景花了几十年时间。但是现在，在弗兰克第一次提出它们近50年后，脑机接口正在改变我们对脑损伤和疾病治疗方法的观点。
记录大脑活动
自20世纪20年代以来，研究人员一直在记录单个脑细胞的电活动以及数百万个脑细胞的活动总和。然而，脑机接口的最佳位置介于两者之间。在这种水平上记录大脑活动意味着开发一种新技术——一种可以通过同时单独记录数百或数千个脑细胞之间的对话的技术。
上世纪90年代初，犹他大学的工程师理查德·诺曼(Richard Normann)用犹他电极阵列解决了这个问题。这种被称为“多电极阵列”的微型设备，有一排排电极，可以植入大脑，在一个时间点上监听几十个(或100个或更多)单个脑细胞。这是开发脑机接口所需的技术突破。
为了证明这一概念，布朗大学的神经科学家约翰·多诺霍将犹他电极阵列植入猴子体内。2002年，他的实验室证明，这种脑机接口允许猴子仅通过大脑活动就能实时控制计算机光标。多诺霍成立了Cyberkinetics公司，以引导这项技术通过监管部门的批准并进入人体。虽然它激发了类似植入式装置的发展，但诺曼的犹他电极阵列是目前唯一一个被美国食品和药物管理局(FDA)批准用于人类的设备。
志愿者患者创造历史
在2004年启动的最初的BrainGate临床试验中，Cyberkinetics公司将犹他电极阵列植入了四肢瘫痪(四肢瘫痪)志愿者的大脑中。该公司的研究重点是运动皮层，这是一个控制自主运动的大脑区域。通过将阵列连接到计算机接口，研究人员希望将想法转化为行动。
2005年，作为BrainGate的一部分，马特·纳格尔(Matt Nagle)成为第一个玩电子游戏《乒乓》并仅凭自己的思想就能打开和关闭假手的人。
这一里程碑是建立在美国国立卫生研究院和其他公共机构资助的数十年研究发现的基础上的，它激发了公众对其帮助瘫痪患者的潜力的想象。
资助加速研究进展
在记录神经元和解码它们的活动方面的进步继续刺激着这个领域的发展。在凯西·哈钦森喝了她的咖啡三年后，索托，一个因脊椎中枪而四肢瘫痪的人，做了同样的事情，尽管动作更加流畅。作为加州理工学院(California Institute of Technology)理查德·安德森(Richard Andersen)进行的一项临床试验的参与者，索托在大脑负责规划运动的区域——后顶叶皮层——植入了微电极。结果: 索托用机械臂流畅地将一杯啤酒举到嘴边。在匹兹堡，一名妇女使用同样的微电极技术和更新的义肢，能够将一块巧克力棒送人口中。
全国各地的研究人员正在推动这项技术的发展。例如，BrainGate联盟继续探索使用脑机接口来恢复交流和运动。该联盟还在研究如何将它们用于辅助交流和开发治疗癫痫等疾病的方法。
美国国防高级研究计划局(DARPA)作为“大脑计划”的一部分，正在资助开发下一代假肢、改善记忆和开发能够记录100万个神经元的植入式系统的项目。
2017年7月，DARPA向5家研究机构和1家公司拨款6500万美元，以支持可植入记录系统的开发。目标是在未来4年内开发出一种无线的、极其紧凑的录音系统。最终，DARPA的神经工程系统设计项目将与FDA合作，将这项技术用于人体临床试验。
经过数十年的公共资助研究，我们已经可以设想这样一个未来:瘫痪的人可以在可植入的脑机接口的帮助下重新获得行动能力。尽管如此，这项技术仍处于起步阶段，转化为临床应用才刚刚开始。在公共和私人机构的持续支持下，科学家们可能有一天会实现卡尔·弗兰克(Karl Frank)的愿景，即将大脑与机器融合起来，解决人类的问题。