脑机接口三十问（第二期）

近年来，脑机接口快速走出实验室，成为全球各主要国家前瞻布局的未来产业核心赛道。什么是脑机接口？脑机接口如何实现大脑双向读写？脑机接口怎样链接具身智能、通用人工智能？如何通过脑机接口实现人机交互和共生？为帮助社会公众、科技工作者系统把握脑机接口的内涵外延与发展情况，中国电子学会组织编撰了《脑机接口三十问》。今天推送给大家的是第二期。

第6问 脑机接口的技术路线有哪些？

全球脑机接口研发分为三大并行技术路线，在无创普及、临床应用和高精度神经控制等不同场景中发挥优势：

第7问 EEG、ECoG、fNIRS、sEEG分别代表什么，各自适配哪类脑机设备？

这四类属于常见的脑机接口信号采集技术，分属不同侵入路线：

1. EEG（头皮脑电图）：非侵入式常用采集方案，通过头皮电极记录大规模神经元同步活动在头皮形成的电位变化。适配消费级头环、睡眠监测设备，可实现运动想象、视觉诱发、注意状态和部分认知任务解码。

2. ECoG（皮层脑电图）：电极经手术置于硬脑膜下并贴近皮层表面，部分方案置于硬脑膜外。多用于癫痫术前定位、术中功能区监测及部分BCI临床研究。

3. fNIRS（功能性近红外光谱）：通过近红外光检测脑组织血氧动力学变化，属于非侵入式采集技术。对自然活动场景更友好，适合儿童研究和部分运动任务，但仍会受到头部运动、探头位移及浅层血流变化等干扰。

4. sEEG（立体定向颅内脑电图）：侵入式医疗技术，通过立体定向手术将深部电极植入多个脑区，记录局部场电位和局部神经活动，主要用于癫痫患者术前脑区定位，也用于部分侵入式BCI研究。

第8问 单向、闭环与双向BCI的主要区别是什么？

单向BCI主要实现“大脑→设备”单向信号输出，即解码脑信号并控制计算机、轮椅或机械臂等外部设备。市面上多数平价消费头环属于此类。短板是难以根据用户实时脑状态动态调整系统参数。

闭环BCI通常形成“信号采集与解码→设备或系统响应→视觉、听觉、触觉或神经反馈→用户或模型调整”的循环。闭环并不一定直接刺激大脑，通过外部感觉反馈同样可以构成闭环系统。

双向BCI则同时具备脑信号读出和神经信息写入能力，它是闭环系统的一种重要形式。例如在解码运动意图的同时，通过神经刺激向用户提供触觉信息。

第9问 运动想象BCI、稳态视觉诱发电位BCI、情绪与认知状态BCI分别是什么？

三类是当前落地最广的脑机交互任务范式，分别对应主动式、反应式和被动式BCI的部分典型应用。

1.运动想象BCI：用户仅在大脑中想象抬手、抓握或行走等肢体动作，无需实际运动。系统识别运动皮层相关信号后，可控制机械臂、轮椅、假肢等，主要用于运动康复和辅助控制。

2. 稳态视觉诱发电位BCI：屏幕呈现不同频率或相位的周期性视觉刺激，大脑视觉皮层产生对应的稳态视觉诱发电位活动。系统通过识别用户注视的刺激目标，实现文字输入、菜单选择或设备控制，具有响应稳定、信息传输速率高等优势。

3.情绪与认知状态BCI：基于多通道脑电及相关生理特征，评估疲劳、警觉度、注意水平或情绪唤醒等状态，可用于驾驶疲劳预警、训练状态评估和神经反馈。

第10问 通用脑信号基础模型与垂直场景脑机系统如何界定，二者是什么关系？

通用脑信号基础模型是指面向多用户、多任务或多模态数据训练，具有一定迁移和泛化能力的脑信号解析模型。其目标是从不同个体和任务的脑活动中学习可迁移的神经表征，提高下游脑机任务的数据利用效率和适配能力。

垂直场景脑机系统聚焦运动康复、睡眠、驾驶、教育或辅助通信等具体应用。系统既可在通用脑信号基础模型上进行微调，也可针对特定场景独立采集数据、训练模型和设计软硬件，并使用场景数据、任务定义和评价指标进行训练或适配。根据部署需求，垂直系统可进行模型压缩、低功耗推理和端侧优化，有望提升特定任务性能并降低部署开销，但这些并非所有垂直系统的必然特征。

通用脑信号基础模型可为垂直应用提供可迁移的神经表征和模型能力；垂直场景产生的数据、任务需求和反馈结果，也可反向推动通用模型改进，形成基础模型与场景应用之间的双向迭代。