脑机接口让猴子“化身”自由穿梭虚拟森林

恒河猴脑机接口实验：仅凭神经信号完成复杂虚拟环境导航

科技日报 | 记者 张佳欣

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仅通过大脑的神经活动，就能精准操控一个虚拟角色在布满障碍的森林中穿行、转向并切换目标——这已不再是科幻构想。比利时鲁汶大学团队在《科学进展》发表的最新研究证实，3只植入脑机接口的恒河猴成功完成了这一高难度任务。这项突破标志着脑机接口技术正从基础指令控制，向处理现实世界复杂、动态场景的关键阶段演进。

脑机接口的核心价值在于建立大脑与外部设备间的直接通信通路，实现思维对设备的直接操控。这对于运动功能严重受损的患者恢复交互与行动能力具有变革性潜力。然而，现有多数系统仍局限于高度结构化的简单环境，或需依赖残余的肢体动作作为辅助信号源，在应对真实场景的多变性与不可预测性方面存在显著局限。

研究团队的核心突破在于实现了更高维度的神经信号采集与更高效的人工智能解码。他们在猴子大脑中与运动规划及执行密切相关的三个关键区域——初级运动皮层、背侧前运动皮层和腹侧前运动皮层——植入了微电极阵列。这些电极实时捕获的神经集群活动，被传输至一个经过优化的AI解码模型，并即时转化为驱动虚拟化身在沉浸式VR环境中行动的连续指令。该系统采用的AI模型仅需一次校准学习，便能维持长期稳定的解码性能，无需持续重复训练。

为全面评估系统性能，实验设计了两阶段递进任务。第一阶段为基础控制测试，要求猴子通过意念移动屏幕上的虚拟球体。第二阶段则模拟了接近真实的复杂导航场景：猴子需以第一人称视角，操控其虚拟化身在一片三维森林中执行从中心向外导航、动态规避障碍、实时切换目标点，并在第一人称与第三人称视角间流畅转换等一系列操作。整个过程中，猴子身体保持静止，仅依靠视觉反馈与大脑产生的神经信号完成全部任务。

实验数据表明，猴子能够仅凭神经信号实现对虚拟化身的精准、连续三维运动控制。随着任务进行，其操作熟练度与成功率呈现明显的学习曲线。研究还发现，前运动皮层区域在复杂导航任务中贡献了更为关键的神经编码信息，这为深入解析不同脑区在高级运动控制中的功能特异性提供了重要依据。

这种能够支持连续、自适应导航的脑机接口系统，更贴近实际辅助场景的需求。例如，未来使用者通过脑机接口操控智能轮椅时，不仅需要发出“向左转”的离散指令，更必须能实时处理走廊中的行人、突然开启的门或地面杂物等动态变量，并随时根据意图调整路径。本研究展示的技术框架，正是为实现这类复杂、安全的实时交互控制提供了可行的技术路径。

必须指出，从动物实验到安全可靠的人体临床应用，仍需攻克生物相容性、长期稳定性与个性化适配等一系列挑战。但此项研究无疑证实了大脑神经信号具备驱动复杂、连续行为的巨大潜力。接下来的工作重点，是将这份潜力转化为具备高鲁棒性、高安全标准的临床解决方案，真正赋能功能重建领域。