人腦控制的挑戰

2013/08/02 |

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(取自Amazon.com，附上產品連結應該不是侵權吧)

近年來，隨著科技的進展，一些號稱腦波控制的產品陸續問世，但這些產品需要解決那些問題呢？上圖是一個實際的產品，但在網路上評價普通。下圖則是一個號稱用腦波控制貓耳朵來表達個人現狀的產品。

首先，腦波記錄到的是在頭殼上的接受器所接收到的訊息，所以訊息其實是相當複雜的，也不太能區分究竟是哪個區域所傳遞出來的訊息。用功能性磁振造影儀可以定位出涉及特定活的腦區，但用腦波儀則較無法進行精確的定位，換言之沒有辦法透過腦波的來源來定義大腦所欲執行的功能。當然這個問題也不是不能解決的，因為可以用複雜的運算方式，長期追蹤紀錄進行某個特定活動時，諸多接受器接收到那些訊號，透過一些運作式，還是進行一些預測。

第二，因為我們處在外在環境複雜的世界，如果確保我們每次只做一件事情，這是相當困難的。即使快速的轉換注意力，可能也會對所記錄到的腦波造成影響，那運算式該怎麼去排除這樣的可能性呢？在實驗室中，我們當然可以降低外在刺激，但我們沒有辦法控制實驗參與者真的只想一件事情，所以實驗室內的結果，要類推到真實情境也會有一些挑戰。

再者，人在進行某個作業的時候，腦部活動一定是不變的嗎？很多研究發現人腦有快速的習慣化過程，也就是說同樣的刺激若短時間內重複出現，則對該刺激有反應的腦區，活化會快速的下降，但這個刺激還是同樣的被處理了。換言之，腦部的活動是會改變的，倘若如此，腦波儀器的運算式也要不停地去改變規則，否則就會做了錯誤的預測。

Wander等人在2013年研究一群有癲癇症的病人，他們都因為患有癲癇需要打開腦殼放置一些電極在腦中，這些電極能協助醫師判斷他們癲癇發作的區域。在這研究中，研究者也利用這個電極來記錄受測者學習一個電腦操作時的腦部活動變化，在行為層次，受測者最後的表現都比一開始來的好。此外，研究團隊也發現這些病人腦部活化的區域有明顯的變化，特別是前額葉、運動區、後頂葉在後期都比一開始有較低的活化。所以，運作式要如何客製化，如何根據每個人的學習曲線來改變，會是一個相當大的挑戰。當然，如果腦波變化只是要做簡單的判斷(例如判斷是或否之類的)，那應該是沒有太大的問題。

Wander等人(2013)的研究因為可以實際紀錄腦內的變化，所以可以清楚看到大腦活化型態的改變。至於這樣的改變在一般利用腦殼上的接受器上是否可以看到，這無法不確定…… 但很有可能，未來我們的大腦都會被植入一個晶片，直接由內部控制。很多科幻電影，例如魔鬼終結者、駭客任務，不都是這樣演的嗎？我們或許離那一天不會太遠……

去看研究的原文 Distributed cortical adaptation during learning of a brain–computer interface task

去看主要研究者Jeremiah D. Wander的網頁，Wander教授主要研究的議題都是和腦部活動有關係的，特別是透過電腦介面互動產生的刺激，如何影響不同腦部區域的活動。