人人可参与的大脑研究？这款头带正打造“神经界的ChatGPT”

二十多年前，Muse头带最初是作为神经反馈实验而诞生的：当佩戴者大脑发出的脑电图( EEG ) 信号达到特定阈值时，该装置会发出通知。随着产品的发展，其制造商——总部位于多伦多的Interaxon 公司——开始将其作为冥想工具进行营销。

虽然正念科技仍然是 Muse 品牌的一部分，但其可穿戴设备的潜在应用范围现已扩展到睡眠和绩效领域。今年早些时候发布的Muse S Athena 头带是该公司首款集成光传感器的设备，能够测量血氧水平；该系统利用这些数据的波动作为血流和大脑活动的指标。这项技术被称为功能性近红外光谱（fNIRS），被认为是脑电图（EEG）的补充。

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从冥想工具到多模态“脑机设备”

今年 6 月，Muse 宣布推出一款经过重新设计的数据分析工具，该公司称之为“基础大脑模型”。该 AI 模型拥有与ChatGPT类似的转换架构，并根据过去十年从 Muse 用户收集的超过 10 亿分钟的大脑数据进行了训练。

虽然这些头带是作为消费品设计的，而且该公司并未宣称其具有诊断能力，但之前的 Muse 头带已用于一系列科学研究，从探索其治疗应用到基础行为研究。该公司希望这款头带也能如此。熟悉 fNIRS 和脑电图记录的研究人员告诉IEEE Spectrum，该设备在便携性、价格实惠和易用性方面具有优势，但也指出其传感器的局限性可能会阻碍其在某些研究领域的应用。

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研究人员可以用 Muse 头带做什么？

Interaxon 首席创新官兼联合创始人 Chris Aimone 表示： “我们专注于将神经技术带入家庭。” 他表示，Interaxon 的许多研究合作伙伴都对睡眠科学感兴趣，并指出 S Athena 可以用作家用睡眠监测仪——它对大脑活动和血氧水平的测量可能有助于评估睡眠呼吸暂停等疾病。Muse S 的早期版本性能与标准实验室睡眠测试设备相当。

Muse S Athena 并非唯一一款集成 fNIRS 和 EEG 传感器的商业化脑部监测器，但它或许在覆盖范围和成本之间的权衡中占据一席之地。它沿眉线放置了四个 EEG 传感器，在额头上安装了五个用于 fNIRS 测量的光传感器，售价约为 500 美元，部分服务需额外支付订阅费。相比之下，Kernel的一款全覆盖头盔，配备了 fNIRS 和 EEG 传感器，可提供多达 3500 个测量通道，售价超过 10 万美元。

那么研究人员对这套设备有何看法？伦敦大学学院从事神经医学技术研究的工程师赵虎斌表示，Muse 系统“通道有限，成像能力也非常有限” 。“如果传感器更多，测量通道也更多，就能获得更丰富的信息和更高的分辨率。”

马德里卡哈尔研究所的神经科学家 Guiomar Niso曾撰写过有关其他可穿戴脑电图系统的文章，他表示：“你必须认真规划你的研究，因为你知道你可能只从这几个额头传感器获得信息。”

艾莫内表示，S Athena 并不是精确定位大脑活动，而是记录“有趣的宏观信号”。

“作为一款面向消费者的便携式设备，与更灵敏的实验室级系统相比，它在数据质量和伪影去除方面可能存在一些挑战，”伊斯坦布尔梅迪波尔大学神经科学博士生梅夫希贝·萨里卡奥格鲁 (Mevhibe Saricaoğlu)说道，他曾使用 fNIRS 和脑电图 (EEG) 同时记录来比较不同年龄段的认知表现。然而，“该设备的实用性和易用性为实地研究、神经反馈应用和初步试点实验提供了显著优势。”

专为日常使用而设计的设备可以很好地应用于日常活动研究。“如果你做研究却被困在实验室里，你能提出的问题就会受到限制，”加拿大维多利亚大学的神经科学家奥拉夫·克里戈尔森（Olav Krigolson）说道，他曾广泛研究过前几代Muse设备。例如，他监测了整个教室里高中生的大脑，并研究了急诊室工作人员和飞行员在自然环境中的精神疲劳情况。

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Muse 的下一步计划

Muse 头带可以通过一项新的公民科学计划进一步扩大研究范围，该计划允许用户通过应用程序参加个人研究。

类似的方法使 Muse 能够收集 Aimone 所说的“海量数据”，这对于训练成功的人工智能模型至关重要。“你需要训练一个像大脑一样复杂的系统才能理解大脑，”Aimone 说。“我们还没有做到这一点，但从某种程度上来说，这就是我们的目标：打造一个拥有表达能力的系统，能够识别大脑模式和功能，以及人与人之间大脑模式和功能的差异。”

萨里乔格鲁表示，这套由设备、软件和服务组成的整体方案“标志着从孤立的生理追踪向集成式、人工智能增强型脑部监测的转变”。“Muse S Athena 和类似的系统是强大的工具——但它们的使用必须合乎道德、透明，并且必须充分了解其功能和局限性。”

文章来源：IEEE SPECTRUM