38、多脑机接口的过去与未来

多脑机接口的过去与未来

1. 引言

脑机接口（BCI）传统上用于帮助残疾人进行交流或控制假肢。近年来，研究取得了许多进展，新硬件提高了脑信号的信噪比，创新算法和机器学习技术提升了分类性能，从而催生了面向更广泛用户的创新应用。

其中一个重要研究方向是基于同时记录多个用户脑活动的新型BCI。这类设备在用于被动应用（如监测脑活动）时被称为超扫描系统，用于主动控制（如提高目标检测中的人类表现）时则被称为多脑（也称为多脑或多用户）BCI。尽管该研究领域刚刚兴起，但已发表了大量论文。多脑BCI不仅有望改善残疾人单用户BCI的性能，还能增强人类的整体表现。

本文将聚焦基于脑电图（EEG）的多脑BCI，主要探讨使用至少两名参与者脑活动执行主动任务的设备，包括协作和竞争型BCI。

2. 多脑BCI的理论方面

2.1 多脑BCI的历史

多脑BCI起源于超扫描技术，该技术可测量和分析两人或多人在共同活动（如打牌）时的脑活动。1965年出现了首个EEG超扫描结果。超扫描让研究人员发现，协作和竞争任务对参与者大脑连接有不同影响。

超扫描最初用于从神经学层面衡量社交互动的影响，后来被用于被动多脑BCI。例如，Hasson等人的研究表明，电影内容、剪辑和导演风格会直接影响观众的脑活动控制水平。后续研究还发现，自然视觉过程中存在高度的主体间相关性，这使得通过对多个用户的信号进行平均来研究大脑对刺激的原始反应成为可能，提高了基于EEG的BCI的信噪比。同时，EEG系统的高时间分辨率也使其可用于主动多脑BCI。

2000年代，多脑BCI主要以竞争形式发展。Ilstedt Hjelm和Browall将其作为一种