脑机接口让猴子“化身”自由穿梭虚拟森林

脑机接口新突破：猴子“意念”操控虚拟化身，穿越复杂森林

来源：科技日报 | 记者 张佳欣

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想象一下，仅凭大脑的“意念”，就能让一个虚拟角色在错综复杂的森林中自如穿行、躲避障碍、切换目标——这听起来像是科幻电影的情节，但如今已在实验室中成为现实。根据《科学进展》杂志16日发布的研究，比利时鲁汶大学的团队取得了关键进展：3只恒河猴在植入式脑机接口的支持下，成功做到了这一点。这项成果传递出一个明确信号：脑机接口技术正稳步走出实验室里相对简单的“演示”阶段，开始向应对真实世界复杂场景的目标迈进。

脑机接口的核心，是在大脑与外部设备（比如电脑或机械臂）之间架起一座直接的通信桥梁，实现“所思即所控”。这对于帮助瘫痪患者重新获得操控物体、交流甚至完成日常任务的能力，意义不言而喻。然而，以往的许多系统要么依赖高度简化的环境，要么仍需使用者做出明显的肢体动作作为辅助，在面对现实世界中多变且难以预测的状况时，往往显得力不从心。

那么，研究团队是如何突破这一瓶颈的呢？关键在于更精细的脑信号采集与更智能的解码。他们在3只猴子大脑中与运动规划密切相关的三个区域——初级运动皮层、背侧前运动皮层和腹侧前运动皮层——植入了电极阵列。这些电极负责捕捉猴子大脑产生的神经信号，随后交由人工智能模型进行解码，最终转化为控制虚拟现实环境中那个“化身”的指令。整个VR系统提供了沉浸式的立体视觉，并且循序渐进地引入了更加复杂和不可预测的情境。值得一提的是，其中的AI解码模型仅需经过一个简短的前期“学习”阶段，之后便能稳定工作，无需反复训练。

为了验证系统的能力，团队设计了两项层层递进的任务。第一步相对基础，是控制屏幕上一个球体的移动。第二步则直接模拟了近乎真实的复杂场景：猴子需要以第一人称视角，操控自己的虚拟“化身”在一片虚拟森林中穿行。这个任务包含了从中心点向外导航、规避障碍物、动态切换目标，以及在视觉信息丰富的场景中进行第一人称与第三人称视角的连续切换操作。可以说，它整体模拟了现实世界行动所需的完整过程。而整个实验过程中，猴子无需做出任何实际的肢体动作，仅仅通过观察屏幕并“动动念头”，就能完成所有操作。

结果如何？数据显示，猴子们能够仅仅依靠脑信号，就在三维虚拟环境中实现既精准又稳定的运动控制。随着实验的推进，它们甚至展现出了清晰的学习能力，任务完成水平不断提升。另一个有趣的发现是，研究提示前运动皮层区域在导航过程中提供了更为关键的信号，这为了解不同脑区在脑机接口控制中的具体分工，提供了新的线索。

这种能够实现连续导航、快速响应并能适应环境动态变化的脑机接口，显然更贴近现实应用的需求。举个例子，未来一位使用者希望通过脑机接口操控轮椅在家中活动，他需要的不仅仅是“前进”或“左转”这样的简单指令，还必须能实时避开家具、应对突然出现的家人或宠物，并根据自己随时变化的意图灵活调整路线。本次研究展示的技术路径，正是朝着这个方向迈出的坚实一步。

当然，必须清醒认识到，从动物实验到真正的临床应用，仍有相当长的路要走，尤其是后续的人体试验至关重要。但这项研究无疑提供了一个强有力的证明：我们的大脑，完全具备通过脑机接口来掌控复杂、连续行为的内在潜力。剩下的，就是如何将这份潜力安全、可靠地转化为改善人类生活的实际工具了。