2023年，大脑植入技术取得了显著进展，这些植入物能够记录、解码甚至改变大脑活动。今年的大脑机器界面的发展得益于人工智能（AI）的整合，为患有神经系统疾病的个体打开了新的可能性，为开创性的应用铺平了道路。
恢复活动能力和记忆
脊髓植入恢复帕金森病患者的行走能力
今年的杰出成就之一是成功使用脊髓植入物翻译帕金森病患者的意图。这种疾病逐渐影响运动规划。
通过解码患者的意图，这项创新技术使个体能够在数十年的限制后重新获得自由行走的能力。这一突破有望在恢复其他神经疾病的运动功能方面取得成果，比如渐冻症和中风导致的脑损伤。
电刺激提高创伤性脑损伤者的短时记忆
研究人员还通过使用电刺激来增强创伤性脑损伤者的短时记忆进行了试验。及时的电脉冲增加了这些患者的注意力持续时间，甚至在多年后仍然有效。这种改善使他们能够处理多个日常任务并从事阅读等活动，显著提高了他们的生活质量。
诊断工具的宝贵应用
大脑植入物还被证明是有价值的诊断工具。一项研究利用植入物解码与抑郁症相关的脑波模式，并有望预测抑郁复发。通过识别健康个体和抑郁患者之间脑信号的差异，这项研究可能导致开发更有效的算法，旨在将大脑活动从抑郁状态中重定向。
将思维转化为文字
2023年最显著的成就之一是开发了能够将思维转化为文字的技术。这一突破对于因神经疾病或中风、瘫痪或锁定综合症等症状而失去说话能力的个体特别有益。
斯坦福大学帮助渐冻症患者恢复语言能力
斯坦福大学的研究人员通过帮助一名患有渐冻症的67岁女性恢复语言，取得了显著的成就，速度达到每分钟62个单词，是之前植入物速度的三倍多。
他们的方法涉及解码与言语相关的电活动，来自大脑的语言中心布洛卡区域以及患者口周围的肌肉。这些信号经过递归神经网络（RNN）处理，这是一种深度学习算法，用于识别语音的基本要素。尽管存在一些错误，该系统在三天内解码了女性的思维。
另一个系统采取了不同的方法，使用一种称为电皮质图（ECoG）的设备，它包括放置在大脑表面的小型板状电极，用于捕捉电信号。尽管需要手术植入，但ECoG最小化对敏感脑组织的损害。
AI算法解码了与声音运动相关的神经活动，比如舌头和口腔的位置，而大型语言模型则从数据中构建了句子。该系统以每分钟约78个单词的速度将大脑信号转化为文字，尽管有25%的错误率。为弥补这些错误，植入物利用面部表情来激活数字化的头像，为患者提供了额外的沟通方式。
无线脑植入和非侵入性技术
无线脑植入技术的突破
传统的大脑植入物通常涉及与外部计算机连接的电极，以解码神经活动。然而，2023年的一项重大发展引入了一种无线植入系统。该系统采用灵活的、粒子大小的电路板分布在大脑上，以便检测和暂时存储活动的变化。
这些“节点”通过无线传输数据到类似耳机的接收器，后者处理信息，通过节点控制脑刺激，并为电路提供动力。尽管仍需要手术植入，但这种无线方法代表了大脑机器界面的一个显著进步。
非侵入性技术的探索
研究人员还探索了捕捉大脑信号的非侵入性方法。AI被用来将功能性磁共振成像（fMRI）数据转化为一个人思维的本质，即使确切的词语难以捉摸。另一项研究利用带有电极的头盔，形状类似游泳帽，放置在头皮上。当用户在心中默读句子时，这个帽子在AI的帮助下将他们的“思维”转化为文字。
一些研究人员甚至尝试了涉及基于光的界面的开创性方法。最近的一项研究结合了对光敏感的基因工程神经元和带有不同颜色LED灯的柔性探针。
拥有一千多个独立的LED像素，这个装置可以同时控制多个单独的神经元。这项创新技术有助于区分负责各种心理功能的特定大脑回路，甚至在深层脑部。
这些令人振奋的发展表明大脑植入技术正朝着更广泛应用和更先进的领域迈进，为神经科学和医学领域带来了前所未有的机会。
