39、双向神经接口：连接大脑与外部世界的桥梁

双向神经接口：连接大脑与外部世界的桥梁

1. 引言

大脑作为人体最为独特的器官，由数十亿个神经元组成，其电路不断处理多信息流，执行运动和感觉功能，产生思想并带来有意识的主观体验。然而，神经创伤或疾病会破坏这种完美的神经处理，导致患者出现语言、运动、感觉等功能障碍，且目前许多神经系统疾病尚无治愈方法。

神经接口（NIs），也被称为脑机接口、脑计算机接口或神经假体，旨在通过将大脑电路与人工组件相连，为神经疾病的治疗带来革命性的改变。这些人工组件包括肢体假体、通信设备、计算机和神经组织电刺激器等。随着技术的发展，可连接的神经假体组件和外部设备不断增加，如计算机光标、拼写设备、机械臂、动力外骨骼、虚拟现实系统、电动轮椅、无人机甚至脑控汽车等，如今还能实现个体大脑之间的通信。

本文将重点探讨同时处理大脑到外部设备以及外部设备到大脑两条信息流的双向神经接口，介绍构建此类接口所需的主要组件，并探讨其在动物和人类中的应用，同时讨论开发具有临床意义的双向神经接口的可行方法。

2. 神经接口的类型

2.1 按信息流方向分类

• 传出神经接口（Efferent NIs） ：从大脑提取信息，目前大多数传出神经接口应用于运动领域，可实现上肢和下肢的运动控制，此外，一些非运动传出神经接口也开始发展，如认知神经假体。
• 传入或感觉神经接口（Afferent or Sensory NIs） ：将信息传递到大脑，包括用于恢复听力、视觉、躯体感觉和前庭功能的各种系统。其中，人工耳蜗是目前最先进的传入神经接口，已帮助数十万聋人恢复听力。