脑机接口科普0005——我国脑机接口发展历史

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在前文：脑机接口科普0003——Hans Berger_sgmcy的博客-CSDN博客我们提到了，1924年Hans Berger发现并记录了脑电波，指出1924年我国正处在革命中，脑机接口发展历史肯定是要比国外延迟的。

那么，我们国内是从什么时候开始研究脑机接口的呢？

是从1999年。

我们国家的脑机接口是从清华大学这篇硕士论文《稳态视觉诱发电位在＋Gz耐力终点判断中的应用》开始的：

 这篇论文大概讲的是什么呢？

这篇论文的一个研究背景是:当时我们国家为了要选拔飞行员和航天员。

飞行员和航天员的选拔的一个指标就是，让你坐在旋转椅子上面或者离心机上面，高速旋转之后，你下来还能有意识，清醒的辨别方向等。

因为飞机或者宇宙飞船，在上升或者翻转等情况下，会产生很大的加速度，这个加速度会造成人的身体内脏受到很大的压迫，人的生理机能会发生改变，飞行员或者宇航员视力会造成灰视，黑视甚至知觉丧失。

简单点说，就是在高速旋转的情况下，人的眼睛会慢慢看不见，甚至丧失知觉。

感受一下航天员训练用的离心机。

航天员就坐在那个圆球里面，然后高速旋转。

看一下我们国家航天员杨利伟介绍这个离心机的情况：

航天员杨利伟：这个红色按钮，24年来从未有航天员按下！,军事,军事综合,好看视频

 我们宇宙飞船在上升的时候，大概会有5~6个G的加速度超重。

但是我们国内的航天员训练的时候，会有8~8.5G的超负荷训练。如果能承受的了8个G的加速超重，那么上天的时候基本上就不会有什么危险发生。

但是航天员也说了，这么多年来，这个离心机的圆球里面，有个红色的按钮，如果承受不住，就可以按下这个按钮，那么工作人员就会降低这个离心机的转速，从而保护航天员。

航天员为什么不愿意按下这个红色的按键？因为我们国家的飞行员或者航天员有着超级强大的意志，当然，如果按下这个按钮，可能也会失去上天的机会。

有些航天员或者飞行员，为了上天的机会，凭借着强大的个人意志支撑，但是有的时候，会发现，有些航天员和飞行员在测试结束后，眼睛已经黑视，看不见东西，甚至丧失了知觉。

为了保护航天员，清华大学就接受了一项任务，开发出一套系统，用来监控航天员，如果发现航天员视觉黑视，那么不管航天员是不是按下这个红色的按钮，都会让离心机慢慢的停下来，从而保护航天员。

为什么要保护航天员和飞行员？

很简单的一个道理，那就是航天员和飞行员都太贵了！

人类历史上喜欢给影响力重大的任务塑像，石像或者铜像。

这么给个比喻：如果要给航天员塑像，弄个金像，用金子做一个和航天员1:1等比例的雕像出来，那么这个金像所值的钱，都不如一个航天员的价格。

这就是航天员和飞行员宝贵的例子。

那怎么才能监测飞行员的眼睛是否黑视呢？

使用SSVEP（稳态视觉诱发电位 Steady-State Visual Evoked Potentials）.

这个SSVEP是个什么玩意呢？

通俗的讲，就是一个正常人，他的心电图是十分有规律的，但是脑电图没有规律，是杂乱无章的。

人的大脑里分布着各种神经网络，在正常情况下，这些神经网络都是不同步的，杂乱无章的，没有规律的。

但是，当人眼盯着一个闪烁的灯看的时候，或者盯着一个闪烁的屏幕看的时候，（要求灯或者屏幕必须要是固定的频率闪烁），我们的后脑勺（枕区）就是大脑的视觉区域，这时候大脑里面的神经元就会闪烁灯的频率发生谐振，导致大脑的电位活动在刺激频率处或者谐波频率处发生明显的变化，这个就是SSVEP。通过检测这个SSVEP特定频率的变化，就可以检测到航天员眼睛是否黑视。

上面的描述可能有点抽象。

上面的图中，包含两部分，分别是（a）图和（b）图。

（a）图就是使用一个8HZ闪烁的灯，航天员盯着这个8HZ的灯看，看完之后，他的大脑里面会明显检测到8HZ这个地方有个波峰，以及16HZ这个地方也有个波峰（16HZ是8HZ的整数倍，是8HZ的谐波）。

（b）图显示的是一个正常的飞行员或者宇航员，没有盯着8HZ的闪烁灯看，那么他的大脑里面的脑电波检测不到8HZ或者16HZ的波峰。

也就是说：

（1）当外界施加一个固定频率刺激的时候，人眼盯着看，就会导致大脑里面杂乱无章的脑电波出现一点规律性（这个规律性就是刺激频率及谐波出发生明显的波峰）。这个导致大脑脑电波发生改变就叫做SSVEP(稳态视觉诱发电位)

（2）当航天员没有黑视的时候，盯着闪烁的灯看，就可以检测出来这个SSVEP信号。当航天员眼睛黑视，看不到闪烁的灯之后，那么脑电波里面也就没有了SSVEP信号，这样就可以停止离心机的转动了。

这就是SSVEP帮助检测宇航员是否眼睛黑视丧失知觉的一个工作原理。

再回头看一下SSVEP(稳态视觉诱发电位)。这个词可以分解成以下来理解：

第一，是稳态。也就是说这个灯光或者屏幕上闪烁的频率必须要是固定的，不能有抖动。闪烁的灯光是8HZ的，你不能这个灯一会儿是8HZ闪烁，一会儿是9HZ闪烁，一会儿是7HZ闪烁，甚至你连8.1HZ闪烁也不能。必须要稳定。只有稳定，才可以改变大脑的脑电波，让大脑的脑电波产生共振或者谐振。

第二，是视觉。我们也可以通过播放声音等来刺激宇航员，这个叫做声音诱发，但是目前研究下来，视觉刺激是效果最好的。我们是通过人的“五感”中的视觉来让大脑的脑电波发生改变的。

第三、是诱发。闪烁的灯，通过眼睛来看，就会诱发大脑的脑电波发生改变。这种脑电波叫做诱发脑电。同理，如果播放一些音乐，通过耳朵，也会诱发大脑的一些脑电波发生改变，这也是诱发脑电。只不过，这个叫做听觉诱发，而不是视觉诱发了。如果不看闪烁的灯，不听音乐等，就正常的一个人，这时候产生的脑电就叫做自发脑电。

第四，是电位。上图中哪个8HZ和16HZ的尖峰，其实就是大脑里面的电位活动产生的尖峰。

最后，以我们国家第一个航天员，杨利伟的照片作为结束，缅怀那些在航天领域做出牺牲的英雄：