腦機(jī)接口順著大腦的路走：訓(xùn)練效率與真實(shí)落地的雙重突破同時(shí)發(fā)生

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腦機(jī)接口（BCI）概念從提出到現(xiàn)在，經(jīng)歷了長(zhǎng)足的發(fā)展。通勤、家庭、病房，都是腦機(jī)接口最終要面對(duì)的地方。

而 BCI 這些年的進(jìn)步，常常體現(xiàn)在兩個(gè)看似分開(kāi)的方向：一邊是「怎么更快學(xué)會(huì)」，另一邊是「怎么更久地穩(wěn)定使用」。前者決定系統(tǒng)能不能被人掌握，后者決定它能不能進(jìn)入真實(shí)生活。而最新的兩項(xiàng)研究，正好把這兩個(gè)問(wèn)題分別推進(jìn)了一步。

與大腦協(xié)作

我們常能在諸多網(wǎng)站上關(guān)注到有關(guān)的進(jìn)展，比如腦機(jī)接口協(xié)助殘障人士恢復(fù)，或者為他們提供一個(gè)交流的渠道。但很遺憾的是，基于實(shí)時(shí)功能性磁共振成像（fMRI）的反饋構(gòu)建的 BCI 是一種顯示大腦區(qū)域活躍程度的 MRI 掃描，需要用戶(hù)長(zhǎng)時(shí)間訓(xùn)練，學(xué)習(xí)效果也很有限。大約三分之一的用戶(hù)無(wú)論練習(xí)多少小時(shí)，都無(wú)法獲得控制權(quán)。

2026 年 6 月 9 日，耶魯大學(xué)發(fā)布了「Human learning of noninvasive brain–computer interfaces via manifold geometry」，在這篇文章中，研究團(tuán)隊(duì)試圖先找出每個(gè)人腦活動(dòng)里真實(shí)存在的幾何結(jié)構(gòu)，再用這個(gè)結(jié)構(gòu)去指導(dǎo)訓(xùn)練。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41593-026-02311-2

順著流形，學(xué)習(xí)會(huì)更快

非侵入式 BCI 的難點(diǎn)，并不只在于信號(hào)弱，也在于人學(xué)得慢。這是耶魯團(tuán)隊(duì)當(dāng)下正嘗試解決的一點(diǎn)。他們一共邀請(qǐng)了 18 名受試者進(jìn)入神經(jīng)反饋分析；第一階段是 joystick 校準(zhǔn)，用來(lái)學(xué)習(xí)個(gè)體的 intrinsic manifold。

后面三個(gè)神經(jīng)反饋會(huì)話(huà)則分別測(cè)試直觀映射（IM）、流形內(nèi)擾動(dòng)（WMP） 和流形外擾動(dòng)（OMP） 三種映射。團(tuán)隊(duì)用流形正則化自編碼器把實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)重新嵌回個(gè)體流形上，再通過(guò)閉環(huán)反饋?zhàn)屖茉囌邔W(xué)習(xí)。

圖 1：流形學(xué)習(xí)與驗(yàn)證。

通過(guò)這一過(guò)程，研究人員發(fā)現(xiàn)參與者在訓(xùn)練不到一小時(shí)內(nèi)就能成功學(xué)會(huì)控制虛擬形象——有時(shí)甚至更快——而當(dāng)腦機(jī)接口映射遵循大腦自然流形時(shí)。當(dāng)映射偏離流形時(shí)，參與者在同一時(shí)間段內(nèi)完全無(wú)法學(xué)會(huì)。

圖 2：不同流形成分的 BCI 學(xué)習(xí)。

但腦機(jī)接口的學(xué)習(xí)不僅僅是改變行為：大腦本身在底層重新組織，調(diào)整活動(dòng)以更好地符合腦機(jī)接口的需求。在某些情況下，這種重組預(yù)測(cè)了每個(gè)人的表現(xiàn)，并傳播到目標(biāo)區(qū)域外的腦區(qū)，表明腦基控制學(xué)習(xí)在大腦不同區(qū)域之間有波紋。

團(tuán)隊(duì)表示，這些發(fā)現(xiàn)揭示了為什么某些東西會(huì)讓人覺(jué)得難以學(xué)習(xí)。這可能不是努力或能力的問(wèn)題，而是一個(gè)人想學(xué)的東西是否適合他們現(xiàn)有的神經(jīng)結(jié)構(gòu)。

讓系統(tǒng)進(jìn)入生活

如果說(shuō)前一項(xiàng)研究強(qiáng)調(diào)的是「人怎么更快學(xué)會(huì)」，加州大學(xué)戴維斯分校（University of California, Davis）、布朗大學(xué)（Brown University）等的研究則把問(wèn)題推進(jìn)到「系統(tǒng)怎么長(zhǎng)期穩(wěn)定地被使用」。

2026 年 6 月 15 日，相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表的這篇「Long-term independent use of an intracortical brain–computer interface for speech and cursor control」報(bào)道了一名患 ALS 且嚴(yán)重構(gòu)音障礙的患者，在家中獨(dú)立使用 intracortical BCI 近兩年的經(jīng)歷。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41591-026-04414-6

從實(shí)驗(yàn)裝置到日常工具

受試者家中的 BCI 系統(tǒng)是一組安裝在移動(dòng)推車(chē)上的聯(lián)網(wǎng)計(jì)算機(jī)，放置在他的臥室或客廳里。他的護(hù)理伙伴接受過(guò)培訓(xùn)，可以安全連接神經(jīng)記錄設(shè)備和計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的電源，隨后通過(guò)定制軟件自動(dòng)初始化。這使得患者能夠在沒(méi)有任何研究團(tuán)隊(duì)成員協(xié)助的情況下操作 BCI。

圖 3：多模態(tài)皮層內(nèi)腦直管的獨(dú)立使用。

據(jù)論文與報(bào)道，該患者累計(jì)獨(dú)立使用系統(tǒng)超過(guò) 3,800 小時(shí)，發(fā)送了 183,060 條句子、1,960,163 個(gè)詞，平均速度達(dá)到每分鐘 56 個(gè)單詞；在 125,000 詞詞表上，嘗試說(shuō)話(huà)的準(zhǔn)確率超過(guò) 99%。

這已經(jīng)不只是一次成功演示，BCI 已經(jīng)成為了一種持續(xù)可用的日常工具。患者還能用這套系統(tǒng)完成發(fā)消息、寫(xiě)郵件、上網(wǎng)和工作溝通，說(shuō)明 BCI 已經(jīng)不只是「實(shí)驗(yàn)里能動(dòng)」，它開(kāi)始讓患者擁有真實(shí)生活中的功能密度。

圖 4：試驗(yàn)參與者 Casey Harrell 已經(jīng)在家中使用腦機(jī)接口兩年。

該研究凸顯了皮層內(nèi) BCI 為重度運(yùn)動(dòng)障礙患者（包括 ALS）帶來(lái)極大生活便利的潛力。通過(guò)實(shí)現(xiàn)自然主義的交流和完整的數(shù)字訪(fǎng)問(wèn)，這些系統(tǒng)有望顯著提升獨(dú)立性和生活質(zhì)量。

除開(kāi)測(cè)試恢復(fù)溝通之外，這項(xiàng)臨床試驗(yàn)還產(chǎn)生了大量獨(dú)特的數(shù)據(jù)，為研究者開(kāi)發(fā)更優(yōu)質(zhì)的療法提供了極為全面充足的記錄。

更準(zhǔn)，更順

BCI 的競(jìng)爭(zhēng)，正在從「誰(shuí)的模型更強(qiáng)」轉(zhuǎn)向「誰(shuí)更懂大腦、也更懂場(chǎng)景」。非侵入式系統(tǒng)需要尊重大腦已有的結(jié)構(gòu)，讓訓(xùn)練沿著更容易生成的神經(jīng)路徑展開(kāi)；侵入式系統(tǒng)需要把性能、穩(wěn)定性和使用體驗(yàn)一起做進(jìn)系統(tǒng)里，才能撐起長(zhǎng)期獨(dú)立使用。

未來(lái)真正有影響力的 BCI，可能不會(huì)只是更快讀出信號(hào)，也不會(huì)只是更高的測(cè)試分?jǐn)?shù)，而是能讓人更自然地學(xué)會(huì)、更穩(wěn)定地使用，并在真實(shí)生活中持續(xù)發(fā)揮作用。

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