建立日期:2016-01-19

腦機介面趨勢發展分析

作者:陳柏中

腦機介面 (Brain-Computer Interface, BCI) 是一種腦與裝置間的溝通系統,包含五個元件,1.腦部活性感測裝置、2.訊號特徵萃取、3.訊號轉譯演算、4.輸出裝置、5.操作程序。其特徵在將量測到與認知狀態相關的腦部活性解碼傳輸至體外,進行與裝置間的溝通或命令控制,但不透過周邊神經與肌肉移動。BCI的腦部活性訊號量測方式可分為侵入式與非侵入式。侵入式主要藉由植入式電極進行腦皮層神經元活性的電位量測。非侵入式量測工具,主要包括高時間解析度的腦電圖,擷取的腦波型態主要為visual evoked potentials, slow cortical potential、P300 evoked potential、sensorimotor rhythms; 近紅外光量測腦部皮層組織的氧活性;腦磁圖;以及高空間解析度的功能性核磁共振造影量測腦部血流。腦機介面的應用發展,早期是以幫助神經肌肉系統失能的病人,例如,肌萎縮性脊髓側索硬化症、脊隨損傷、腦中風患者,重建其控制功能為目標。例如,應用腦波進行螢幕指標的選字控制與溝通,利用EEG based BCI,藉由眼部的空間目標選擇,從腦部的視覺皮層,產生可經由頭皮紀錄的visual evoked potential,將EEG訊號經由演算法解碼為訊息,進行控制; 另一種方式,可藉由rare event實驗設計產生相關的P300 evoked potential,進行腦波控制。而需高可靠度的輪椅控制與高複雜度機械控制的neuroprosthetic limbs等輔具亦是其發展方向。近年來,低價消費性電子的 EEG產品出現,拓展了BCI應用由原本的醫療領域至娛樂領域,未來可能應用於日常生活中,並造成電腦控制與溝通介面的革新。本研究針對目前各國BCI學術發展現況,腦機介面的發展方向,美歐日的腦科技政策,產業現況進行探討。並藉由專家訪談,提出台灣腦機介面發展的建議。

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