脑机接口新进展:通过直接脑刺激操作视频游戏

华盛顿大学的科学家们发表了一项研究,首次展示了仅用直接大脑刺激产生的输入信号——不依赖任何通常来自视觉、听觉或者触觉的感知提示——就可以玩简单的二维电脑游戏。

人类如何通过直接脑刺激实现虚拟互动,华盛顿大学迈出了第一步。

在一篇已经发表在 Frontiers in Robotics and AI 的在线文章中,他们对其演示进行了说明:仅用直接大脑刺激产生的输入信号——不依赖任何通常来自视觉、听觉或者触觉的感知提示——就可以玩简单的二维电脑游戏。

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在该游戏中,受试者必须在通过 21 个不同的迷宫,根据是否感到一种被称为光幻视的人造视觉效果,向前或者向下移动。为了示意往哪个方向移动,研究人员通过经颅磁刺激(TMS)制造出光幻视。


论文第一作者,威斯康星计算科学与工程教授、感觉神经工程中心主任 Rajesh Rao 说,「如今我们通过显示器、头显设备和眼镜来实现虚拟现实,但是最终你的大脑才能创造出你所能看到的现实。」


「对于我们想问的基本问题的回答是:大脑是否可以利用一些从未被传递到大脑用来展示虚拟世界的人工信息,或者在没有其他感官的输入下,以执行有用的任务?答案是肯定的。」


当他们通过直接脑刺激接受输入时,5 个测试对象在 92% 的迷宫当中都做出了正确的动作,相比之下,当他们缺乏该指导时,则只有 15%。


没有光幻视——直接脑刺激产生的人为视觉效果——会告诉受试者向前或向下移动。


「如今我们通过显示器、头显设备和眼镜来实现虚拟现实,但是最终创造你所看到的现实的是大脑。」


这一简单游戏证实了一种——将来自人工传感器或计算机生成的虚拟世界中的新奇信息成功编码并非侵入地传递给大脑以完成有用的任务——的方式。它采用了神经科学中经常用来研究大脑运作原理的技术——经颅磁刺激(TMS)技术——取代将可行动信息传达给大脑。


随着时间的推移,测试对象在导航任务方面的表现也越来越好,这表明他们可以更好地学习检测人工刺激。


论文的主要作者,电脑与生物学的硕士,学习和脑科学研究所 (I-LABS) 的研究人员 Darby Losey 说,「我们必须尝试给人类第六感(a sixth sense), 神经科学领域一直在致力于从大脑中解码信息。我们的研究方向则是如何将信息编码到大脑中」


研究人员总结,「这些结果表明,人类可以利用以非侵入式方式(non-invasively)传递给他们大脑的信息来解决一些不能用他们天生的感知来解决的任务。探索这个人类感觉增强(human sensory augmentation)的新兴领域及其技术,伦理以及社会的影响,仍然是一个活跃的研究领域,」


初始实验使用了二进制信息—无论是否存在光幻视(phosphene)—让游戏玩家知道在迷宫面前是否有障碍物。在现实世界中,即使是这种类型的简单的输入也可以帮助盲人或者视障人士导航。


心理学助理教授和 I-LABS 的研究科学家、论文合著者 Andrea Stocco 说,「该技术还无法实现—我们用来刺激大脑的设备太过庞大,人们无法随身携带,但最后我们或许可以用经得起现实应用的东西替换这个硬件。」


通过直接大脑刺激接收输入,并在其指导下穿行试验迷宫(蓝色)的被试,92% 的行动步骤都是正确的,而没有接收刺激的玩家在穿行试验迷宫(红色)时,成功率仅为 15%。


与来自 UW 以外的其他合作伙伴一起,研究团队的成员共同创办了 Neubay,这是一家初创公司,旨在将他们的想法商业化,并引入能够让虚拟现实、游戏以及其他应用更好、更吸引人的神经科学和人工智能。


该团队目前正在研究如何改变脑刺激的强度和位置来创建更复杂的视觉和其他的感知效果,这些效果目前难以在增强现实或虚拟现实中得以复制。


「我们认为,距离实现直接、非侵入式地(noninvasively)将丰富感觉输入大脑的伟大愿景,这不过迈出了很小一步,」Rao 说,「从长远来看,这一成果对帮助那些感官缺陷的人有着深刻影响,同时也为实现更真实地虚拟现实体验铺平了道路。」


原文链接:http://www.33rdsquare.com/2016/12/people-pay-video-game-using-only-direct.html

本文由机器之心编译出品,原文来自33rdsquare,作者Rajesh Rao,转载请查看要求,机器之心对于违规侵权者保有法律追诉权。

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