脑机接口(Brain-Computer Interface,BCI)和生物传感技术是近年来神经科学和工程学领域的前沿技术。这两项技术的结合,为人类提供了直接通过大脑与外部设备进行交互的途径,从而开启了未来智能生活的新篇章。
脑机接口:大脑与设备的桥梁
脑机接口技术通过建立大脑与外部设备之间的直接连接,实现大脑对设备的控制和信息的传递。这项技术最早可以追溯到1924年,德国科学家汉斯·贝格尔首次发现人脑电活动规律。随着科学技术的发展,脑机接口技术逐渐成熟,并在多个领域展现出巨大的应用潜力。
人工神经元与活体细胞“对话互动”
人工神经元模拟神经元的基本功能,能对微摩尔浓度的多巴胺分子实现精准传感,并能在相同的浓度范围内释放多巴胺,实现了类似神经元间的化学交流。这种技术标志着人类在脑机接口研究方面的进一步突破。
非侵入式脑机接口技术
脑机接口技术分为侵入式和非侵入式两种。非侵入式脑机接口技术通过放置在头皮表面的电极采集信号,信号分辨率和精确度稍低,但更安全方便。例如,天津大学脑机交互与人机共融海河实验室研发的手指穿戴设备“神工-灵犀指”,就是基于非侵入式脑机接口技术。
生物传感:捕捉大脑信息
生物传感技术是脑机接口技术的重要组成部分,它能够捕捉大脑信息,并将其转化为可用的数据。生物传感技术广泛应用于神经科学、生物医学、环境科学等领域。
微电极技术
微电极技术是一种特征尺寸在微米或更小尺度上的电导体端口,通常被用于检测/传感、刺激或调控微观环境中的电信号。在神经科学领域,微电极在神经细胞(神经元)的电生理信号和电化学信号检测,以及电刺激与调控方面发挥重要作用。
石墨烯传感器
石墨烯材料因其独特的物理和化学性质,在生物传感领域具有广泛的应用前景。悉尼科技大学的研究人员开发了一种基于微图案化外延石墨烯的脑机接口无创传感器,该传感器具有很高的导电性、易于使用且坚固耐用。
未来智能生活:脑机接口与生物传感的应用
脑机接口和生物传感技术的结合,将为未来智能生活带来诸多便利。
医疗康复
脑机接口技术在医疗康复领域具有广泛的应用前景。例如,对于截瘫患者,脑机接口技术可以帮助他们通过意念控制假肢进行日常生活;对于脑卒中患者,脑机接口技术可以帮助他们进行康复训练。
人机交互
脑机接口技术可以实现人机交互的全新体验。例如,通过脑机接口技术,人们可以通过意念控制智能家居设备,实现更加便捷的生活。
智能医疗
生物传感技术可以帮助医生更好地了解患者的生理状态,从而实现精准医疗。例如,通过脑电波监测,医生可以及时发现患者的心理健康问题。
总之,脑机接口和生物传感技术的结合,将为人类开启未来智能生活的新篇章。随着技术的不断发展,我们有理由相信,这些技术将在更多领域发挥重要作用,为人类创造更加美好的未来。