我去年11月，简·谢尔曼（Jan Scheuermann）做了一件她从没想过会再做的事：她给自己吃了一块巧克力。在过去的十年里，54岁的谢尔曼一直是自己身体里的囚犯。她患有一种神秘的退化性疾病，这种疾病侵袭神经系统，切断大脑和肌肉之间的联系。现在她已经四肢瘫痪，颈部以下没有活动。她无法移动四肢，更不用说抓住、移动或握住任何东西了。直到她连接到脑机接口（BCI）。
BCI is a technology that can plug in to neuronal activity in Scheuermann’s brain, interpret it, and translate the signals into action—specifically, moving a robotic arm that she calls “Hector” to grasp objects and bring them to her—as though it were a functional part of her body. Dr. Andrew Schwartz, one of the field’s pioneers, is testing the system in clinical trials run out of his lab at the University of Pittsburgh.
BCIS有可能为人们提供有限的流动性提高独立性。在未来，他们可能会恢复对严重中风的受害者的言论权力，以及为精神疾病和阿尔茨海默病的疾病提供激进的补救措施。然而，BCIS也可以用侵入方式来损害个人自由的侵入方式，例如绝对探测器和机器人超级士兵。两种技术都基于同样的科学突破，两者都接受科学家们一站更接近解码大脑。但科学家们发现大脑不会轻易放弃秘密。
E自从第四世纪的B.C.，当时，当第一家医生，希波克拉底，将大脑确定为智力的座位时，科学家一直试图了解其内心的工作。在20世纪20年代，在20世纪20年代，在20世纪20年代进行了第一步，该工具可以发现用于测量电气活动的电气活动，称为脑电图。发现如何跟踪电气冲动使科学家们在没有钻孔的情况下进入头骨。在20世纪80年代，磁共振成像（MRI）机器的出现使得可以实时测量和记录大脑活动，有效地迎来神经科学的黄金时代。今天，BCI的目标是进一步走一步，并创建便携式和用户友好的神经设备。
bci创始人之一、布朗大学脑科学研究所所长约翰·多诺霍(John Donoghue)表示，“我们的目标是为有需要的人提供一条从大脑到外部世界的途径。”他开发了一个早期的BCI，称为BrainGate，施瓦茨的《Hector》就是基于这个基础。他还警告说，我们离创建一个直接与人类思维的界面还有很长的路要走。思想阅读机器人仆人不会很快在您当地的最佳购买时提供。
这将需要足够敏感的技术，以通过数十亿的电影脉冲切割，该电脉冲（和神经元的群体）互换每秒并挑出正确的电气冲动。换句话说，它需要阅读用户的意图，这不是BCI可以做到的，因为Jan Scheuermann发现在她的一年中和与假肢臂的一半训练。
大脑不会轻易泄露它的秘密。
为了加入临床研究，Scheuermann首先经历了严格的筛选过程，然后进行了一对阵列的外科手术，每个阵列具有近100个微小的电极，在皮层上（她的大脑的表面）。将1/16渗透到她的大脑中，每个电极可以读取单个神经元的射击 - 一种令人惊讶的小型化检测的壮举。电缆连接到阵列的附接点保持无菌并在不使用时受绷带保护。当Scheuermann挂钩到系统时，一条薄的电线连接到厚电缆，该电缆运行到由笔记本电脑的载体的载体，而是到大型机器人臂。
在从运作中恢复的日子里，Scheuermann，其痛苦并没有暗淡她的坚决精神，正在使用施瓦茨的机器，学习控制系统。每天四小时，每周三天，夏天和秋天超过几个月，她在系统上练习，试图控制其行动。清理她的分心，她专注于简单的动作：“将手臂移动到左侧。”“向右移动手臂。”进展稳定。几周后，她可以在七个自由中移动手臂，旋转手，并抓住一个小物品并将其带到她的脸上。
“流行音乐,流行音乐,流行音乐。她在电话中回忆了自己在BCI试验中的经历。“就像米花脆饼。”
多诺霍说:“多亏了电极的精细调整，它们可以接收来自单个神经元的信号，我们可以在一个很好的水平上看到大脑在特定环境下是如何行为的，它是如何思考的，并将这些知识用于许多不同的应用，包括控制假肢。”
实际上，多诺霍解释说，脑机接口必须像大脑一样工作。他们通过贝叶斯概率算法框架从数十亿其他神经元发出的噪音中辨别出“向左移动手臂”的信号，贝叶斯概率算法框架使用先验信念和倾向来推断关于不确定系统状态的结论。人类的思维很少是绝对的；“向左移动”的信号可能是一条横跨数千个神经元的概率曲线。BCI使用这些数据来计算所需的行动并对其采取行动。
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机器的复杂性达到了新的水平，这不仅仅是因为机器能够更好地读取神经元的噪音;它还来自于大脑的神经可塑性——它的改变能力，形成新的路径和组合新的集合，以回应外部经验和不断变化的环境条件。当机器对大脑作出反应，而大脑又控制机器时，bci就变成了一种共适应混合体。有一个反馈回路，在这个回路中，机器学习识别所需的点火模式，同时大脑学习如何更有效地操纵设备。BCI系统是自我优化的，即使Scheuermann学会调整自己的思想以最大化她对系统的控制。
“该系统正在适应用户，反之亦然，”华盛顿大学和BCI研究人员的计算机科学教授解释道。“它一直在改变它与您的工作方式，因此它可以将自己的映射从大脑改变到它执行的操作。”
最终，科学家们发现，大脑无法区分它是在移动手指，还是在操纵机器人假肢，还是在驾驶战舰。它们的神经模式是相同的，而大脑机智、务实、能适应手边工具的人很快学会吸收外部机器，就好像它是身体的延伸一样。
BCI在精神上为另一个物体提供动力的能力也有可能成为侵犯个人自由的技术。这一点在8月底得到证实，当时Rao使用BCI控制一个人的手和另一个人的大脑。拉奥戴着一顶布满电极和脑电图（EEG）读取器的帽子，想象着自己在屏幕上的电子游戏中移动右手发射武器。穿过校园，他的同事的右手，戴着类似的阵列，通过互联网连接，移动着。
只是手指抽动了一下，但这预示着更多。Rao的实验——在同行评议的期刊上发表之前已经被公开——引起了其他科学家的一些不屑一顾，甚至是嘲笑的反应。它也触及了BCI怀疑者更深层次的恐惧:用大脑控制外部设备可能导致外部控制大脑。毕竟，从阅读神经系统集成到操纵它们并没有太大的飞跃。
在南加州大学(University of Southern California)，生物医学工程教授西奥多·伯格(Theodore Berger)正在使用bci来提高认知能力。伯杰的研究重点是大脑如何形成长期记忆，以及可植入芯片如何模拟这种功能。去年，伯杰和他的团队证明，记忆受损的老鼠可以在脑机接口的帮助下检索记忆，脑机接口“下载”先前记录的与特定记忆相关的神经放电模式，比如拉动正确的杠杆获得一块食物。从本质上讲，伯杰给了动物一个人造海马体，为创造下载错误记忆的技术奠定了基础。
人类的思维很少是绝对的;“向左移动”的信号可能是一条分布在数千个神经元上的概率曲线。
国防高级研究项目机构（DARPA）正在测试类似的侵入性方法。一种被称为认知技术威胁警告系统的设备将一名士兵置于罗勒斯的同一Skullcap，以便在大型视频显示屏之前乘坐手指跨越华盛顿校园大学。随着士兵的眼睛，当它在可能指向潜在威胁的地平线上识别出异常时，她的大脑在特定的模式中射击。BCI认识到它，然后可以将其放大，以便人类用户关注她的注意并询问是否需要进一步分析。
这项技术利用了大脑独一无二的识别模式的能力和计算机开发模式的能力。不难想象下一个合乎逻辑的步骤:一种武器，作用于士兵的威胁探测反应，并对任何感知到的威胁采取行动。
如果除了允许计算机对士兵的反应行为，它还可以影响其放大并发展它们的响应吗？这是RAO和其他人进行脑与脑沟沟通中的实验的潜力。通过逆转流量来解释信号，向引入他们 - 科学家开始潜入Myky水域。研究已经证明，社会病变的大脑活动在休眠中是独特的;例如，措施是防止我们一个4岁的神经元，以防止她在25岁时提交的谋杀案？如果我们可以使用神经内科来控制心理学，限制在哪里？
T这些实验可能会让一些人相信，bci将导致一个完整的心智模型，可以用于医学突破或反乌托邦的心智控制。然而，让科学家们止步不前的是，所谓的“想法”与Jan Scheuermann指示Hector“向前移动5英寸”或DARPA的威胁预警系统(Threat Warning System)截然不同。
科学家们说，真正的大脑解码——读懂真实想法的能力——需要一台能够重现人类情感、记忆和欲望的计算机。一个人如何定义自己经历的无数转瞬即逝的想法，并将它们记录下来呢?要识别这种程度的意图，需要用新的方法来解码大脑信号，这些信号是通过大脑地理区域的更大范围收集的。
“事情开始变得模糊:认知、学习、记忆，你无法非常清楚地定义它们，”施瓦茨说。“如果有人告诉我，在大脑中植入电极并找到一个想法，那么，在我知道我是否找到它之前，你必须告诉我它是什么样子的。”
“BCIS需要对这些网络相互作用有更详细的了解，但在中尺度上有一个大洞：为了脑科学的发展，我们需要在这个层面上攻击问题，并形成一个桥梁，我们需要工具去做，”Donoghue说。
比方说，有什么能阻止我们操纵一个4岁孩子的神经元来阻止她在25岁时可能犯下的谋杀呢?
剑桥大学行为与临床神经科学研究所(Behavioral and Clinical Neurosciences Institute)的研究人员在2009年发表了一篇论文，提出了一种研究大脑功能和认知的新方法。他们声称，大脑的结构是分形的，表现出近乎无限的复杂性，每一个层次都在复制上面和下面的层次。这意味着不可能创建一个关于它如何运作的模型。
为了真正解析导致“颂歌与喜悦”的组成的神经图案涉及许多许多神经电路，其在自组织系统中起到可能不会发生在大脑中的任何一个位置。他们可能会分布在许多领域。恢复或再现电气冲动的密集相互作用仍然超出了我们最精细的神经成像系统的范围。需要什么是一种全新的旨在在工作中进行大脑的新方式。
当奥巴马总统宣布通过推进创新的神经技术（大脑）倡议，1亿美元的计划来更完全映射大脑时，奥巴马总统宣布大脑研究，这些挑战是强调的。宣布新资金，奥巴马将大脑倡议与人类基因组项目进行比较：长期计划，在医学和人类生物学中开辟新的景观。
一些科学界人士认为，大脑及其相关的绘图工作不仅是徒劳的，而且是被误导的。无论你多么密切地通过大脑的关键网络追踪电脉冲，你都无法“看到”一个孩子的脸是如何影响她的父亲的，也无法解开贝多芬后期作品背后的情感、智力和记忆的纠缠，也无法理解一个精神病患者的动机。
没有人看过一个活着的人类大脑，并在没有人类思想的解码器的情况下用言论观念。BCIS将为困境的人们带来无可估量的益处，让言语和行动恢复到严重的脊柱伤或疾病。那些成就不仅仅是证明无论滥用技术所需的风险。但在探测大脑的复杂谜团中，我们不仅在玩上帝;我们可能是一个毫无意义的搜索无可所述，高科技寻找嵌合体。
理查德·马丁是超级燃料:钍，未来的绿色能源。他住在科罗拉多州的博尔德。
