腦機介面裝置指南
H.B. Duran
更新於
2024年9月23日
腦機介面裝置指南
H.B. Duran
更新於
2024年9月23日
腦機介面裝置指南
H.B. Duran
更新於
2024年9月23日
由於埃隆·馬斯克（Elon Musk）的 Neuralink 等備受矚目的項目，腦機介面 (BCI) 近年來引起了全球的關注。然而，您可能會感到驚訝，BCI 技術已經存在了四十多年，而且您不需要手術就能創建自己的「意念控制」項目。
Emotiv 於 2011 年首次亮相，推出了其首款無線 EEG 耳機，作為一款革命性的 BCI 遊戲設備。自那時起，該技術伴隨著機器學習算法和改進的腦電波傳感器取得了顯著進步。今天，BCI 愛好者依然求助於 Emotiv 來滿足他們的腦機介面項目需求。
無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，BCI 的世界都為創新與發現提供了令人興奮的機遇。這是一份腦機介面設備指南，旨在幫助您理解並進入這個迷人的世界。
了解腦機介面技術
腦機介面 (BCI) 技術允許大腦與外部設備之間進行直接通信。技術上，任何讀取大腦信號的設備都是 BCI。最近，該術語主要用於描述允許您「意念控制」設備的 BCI。用於幫助理解大腦功能的相同技術，可以將大腦信號轉化為各種任務的指令，包括控制電腦游標、移動義肢以及創建互動式遊戲體驗。BCI 技術除了為世界各地的健全身心創新者和業餘愛好者帶來福音外，也為無法使用肢體的人們帶來了新的希望。
由於「BCI」已成為時代潮流中的一個熱門詞彙，因此區分腦機介面設備的類型非常重要，這樣可以消除混淆，便於消費者和機構選擇最適合他們的 BCI 設備。
BCI 設備：手術 vs. 耳機
目前有兩種截然不同的腦機介面設備：一種是植入大腦內部的設備，另一種是從頭皮讀取大腦信號的設備（圖 1）。以下是兩者的區別。
圖 1. BCI 信號獲取技術的分類。(a) 是手術维度的分類圖，包括三個層級：非侵入式、微創和侵入式。(b) 顯示了檢測維度的分類圖，包括三個層級：非植入、介入和植入。 [1]
顱內（侵入式）
顱內腦電圖 (iEEG) 將電極直接植入人的頭部內。這使醫生能夠獲得清晰的電子信號，用於研究、檢測和治療。大腦植入物既可以讀取數據，也可以刺激大腦，或者兩者兼而有之。用途包括但不限於評估癲癇發作 [2]、治療精神疾病 [3]、繞過癱瘓、實現思維到文字或思維到語音的轉換（圖 2），甚至恢復視力 [4][5]。
美國食品和藥物管理局（FDA）將植入式 BCI 設備定義為「與中樞或外周神經系統連接的神經修復裝置，用於恢復癱瘓或截肢患者喪失的運動和/或感覺功能」 [6]。
圖 2. 身患肌萎縮側索硬化症 (ALS) 的 Casey Harrell 在 BrainGate 臨床試驗中，借助 BCI 植入物重新開始說話。(圖片來源: UC Regents)
顱內（微創）
研究人員試圖探索侵入性較小的方法來直接讀取大腦信息。其中一種方法是血管內技術（圖 3），通過支架將電極穿過血管送入大腦 [7][8]。
另一種方法稱為皮層腦電圖 (ECoG)，需要手術將電極放置於顱骨下方，可以放在硬腦膜下（硬腦膜下 ECoG）或硬腦膜外（硬腦膜外 ECoG）。這種程序具有侵入性，但其程度低於傳統的 BCI 植入物 [9]。
圖 3. A，完全植入式腦機介面 (BCI) 示意圖。帶有電極的設備植入在上矢狀竇血管內（插圖），並連接到皮下口袋中的植入式接收發射器單元 (IRTU)。IRTU 與外部接收器遙測單元 (ERTU) 通信，後者將信號中繼到信號控制單元，以控制筆記型電腦或平板電腦。B，配有眼控制追踪器的 BCI 用於電腦控制。眼動追踪用於移動游標，而 BCI 用於點擊。C，不配備眼動追踪的 BCI 用於電腦控制。項目掃描器按順序突出顯示項目，當項目被突出顯示時，BCI 用於點擊項目 [7]。
非侵入式 BCI（EEG 耳機）
圖 4. John 參加了 BCI4Kids 項目，該項目幫助殘疾兒童利用腦機介面與周圍環境互動。您可以在此處欣賞 John 利用腦力創作的藝術作品。
非侵入式 BCI 設備使用電極通過人體頭皮讀取電信號。這種過程傳統上僅限於實驗室環境，但無線、研究級 EEG 設備的出現，使得在任何地方都能進行精確的腦電波讀取（圖 4）。
目前市面上有數十款非侵入式 BCI 耳機，其中許多在設計時就考慮到了特定的單一用途，例如睡眠或專注力監測。價格從幾百美元到數十萬美元不等。Emotiv 提供最通用且價格合理的無線 BCI 設備系列，傳感器數量從 2 個到 32 個不等，被全球的神經科學家、學生、教育工作者、創新者、遊戲玩家、業餘愛好者和藝術家所採用。
根據 2022 年對同行評審文獻的審計 [10]，Emotiv 是科學研究中最常用的消費級 EEG 設備 (67.69%)。研究人員信任 Emotiv，因為它具有經科學驗證的性能、與傳統 EEG 實驗室設備相比更具經濟實惠性，以及極佳的多功能性。同一款在大學實驗室中用於人類大腦突破性研究的 Emotiv 耳機，可以共享給音樂學系進行 BCI 表演，然後交給心理學系進行實踐學習，並分享給學生 BCI 社群進行腦力驅動無人機競賽。
Emotiv BCI 設備
在 Emotiv，我們為初學者和資深用戶一併提供無線 BCI 設備。
上方：將 Emotiv Flex 作為 BCI 設備來控制輪椅 [11]。
上方：學生使用 Epoc X 和 Arduino 板來控制機械臂。（來源：Matt Su）
上方：佛羅里達大學的一名學生佩戴 Emotiv Insight BCI 設備來控制無人機。（來源）
圖 5. Twitch 遊戲玩家 Perrikaryal 成功使用 2 通道 Emotiv MN8 腦部穿戴設備，透過 BCI 控制《最後一戰》遊戲。
開始您的 BCI 項目
已經具備程式碼編寫經驗？ | 初試 BCI？ |
從這裡開始： | 這是一份啟動指南： |
我該如何使用 BCI？
要啟動您的 BCI 項目，您需要具備五個基本要素。
一個明確的目標
信號獲取設備，例如來自 Emotiv 的EEG 耳機
信號處理軟件，例如 EmotivBCI。
分配好的 BCI 指令（需要一定的程式編寫經驗）
通過 SDK、Arduino 板等途徑控制您想要操作的設備
一個接收 BCI 指令的設備
選擇合適的 BCI 設備
選擇合適的 BCI 設備對於您項目的成功至關重要。以下是一些關鍵考量因素：
易用性： 尋找一款用戶友好、易於設置的設備，尤其是在您是初學者的情況下。Emotiv BCI 設備可在數分鐘內完成設置，並配有乾式、半乾式和鹽水傳感器。
功能性： 確保設備能提供您特定項目所需的功能和特性。Emotiv 耳機是全腦傳感的，但作為一般規律，傳感器越多，BCI 的工作效果越好。遵循這個邏輯，Emotiv Flex 使用多達 32 個傳感器以實現最大程度的腦部感測，但我們的用戶通常會發現 Epoc X 或 Insight 對於他們的 BCI 項目和研究來說已經綽綽有餘。與此同時，MN8 腦部穿戴設備則非常適合用於 BCI 行動應用程式開發。
傳感器配置位置：在選擇 EEG 耳機時，請考慮傳感器的分佈位置以及這將會如何影響您的需求。例如，市場上的一些 BCI 設備僅在後腦勺部位配置有一個或多個傳感器。
濕式 vs. 乾式傳感器： 選擇 BCI 設備時，需考慮舒適度和信號質量，尤其是在您打算長時間佩戴的情況下。鹽水傳感器比導電膠更舒適，半乾式傳感器比鹽水更容易使用，而乾式傳感器使用起來最為便捷。比較 Emotiv 設備的信號質量。
兼容性： 選擇一款能夠與您現有的軟硬件工具無縫集成的設備。如果您想將 BCI 整合至現有系統（無人機、Spotify、物聯網等），請確保您擁有 SDK、API 訪問權限。
數據與隱私： 您的神經隱私至關重要。這就是為什麼 Emotiv 從第一天起，在設計其 EEG 數據採集時就把隱私安全放在首要位置。了解 Emotiv 如何保護您的腦部數據。
結論
啟動一個 BCI 項目是一段令人振奮的旅程，它為創新和產生影響提供了巨大的潛力。無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，Emotiv 都將提供您成功所需的工具與支持。憑藉合適的 BCI 設備和清晰的視野，您可以開啟全新的可能性。
今天就去探索 Emotiv 的 BCI 設備和資源，開始著手您的 BCI 項目吧。加入由創新者和研究人員組成的社群，與他們共同運用 BCI 技術塑造人類與技術交互的未來。
加入我們的開發者社群
與我們分享您的 BCI 項目！在社交媒體上標記 #Emotiv 或發送電子郵件至 hello@emotiv.com。
需要更多幫助？ 聯絡我們
參考文獻
Y. Sun et al., “Signal acquisition of brain-computer interfaces: A medical-engineering crossover perspective review,” Fundamental Research, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, and F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Apr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Center for Devices and Radiological Health, “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations,” U.S. Food And Drug Administration, May 20, 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing
Y.-H. Nho et al., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink on X: ‘We have received Breakthrough Device Designation from the FDA for Blindsight. Join us in our quest to bring back sight to those who have lost it. Apply to our Patient Registry and openings on our career page https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (Formerly Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet
M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider, and D.-R. Chebat, “Brain-Machine interfaces to assist the blind,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “The brain nebula: minimally invasive brain–computer interface by endovascular neural recording and stimulation,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, and N. A. Badcock, “A scoping review on the use of consumer-grade EEG devices for research,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dec. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś and S. Paszkiel, “BCI wheelchair control using expert system classifying EEG signals based on power spectrum estimation and nervous tics detection,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi: 10.3390/app122010385.
由於埃隆·馬斯克（Elon Musk）的 Neuralink 等備受矚目的項目，腦機介面 (BCI) 近年來引起了全球的關注。然而，您可能會感到驚訝，BCI 技術已經存在了四十多年，而且您不需要手術就能創建自己的「意念控制」項目。
Emotiv 於 2011 年首次亮相，推出了其首款無線 EEG 耳機，作為一款革命性的 BCI 遊戲設備。自那時起，該技術伴隨著機器學習算法和改進的腦電波傳感器取得了顯著進步。今天，BCI 愛好者依然求助於 Emotiv 來滿足他們的腦機介面項目需求。
無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，BCI 的世界都為創新與發現提供了令人興奮的機遇。這是一份腦機介面設備指南，旨在幫助您理解並進入這個迷人的世界。
了解腦機介面技術
腦機介面 (BCI) 技術允許大腦與外部設備之間進行直接通信。技術上，任何讀取大腦信號的設備都是 BCI。最近，該術語主要用於描述允許您「意念控制」設備的 BCI。用於幫助理解大腦功能的相同技術，可以將大腦信號轉化為各種任務的指令，包括控制電腦游標、移動義肢以及創建互動式遊戲體驗。BCI 技術除了為世界各地的健全身心創新者和業餘愛好者帶來福音外，也為無法使用肢體的人們帶來了新的希望。
由於「BCI」已成為時代潮流中的一個熱門詞彙，因此區分腦機介面設備的類型非常重要，這樣可以消除混淆，便於消費者和機構選擇最適合他們的 BCI 設備。
BCI 設備：手術 vs. 耳機
目前有兩種截然不同的腦機介面設備：一種是植入大腦內部的設備，另一種是從頭皮讀取大腦信號的設備（圖 1）。以下是兩者的區別。
圖 1. BCI 信號獲取技術的分類。(a) 是手術维度的分類圖，包括三個層級：非侵入式、微創和侵入式。(b) 顯示了檢測維度的分類圖，包括三個層級：非植入、介入和植入。 [1]
顱內（侵入式）
顱內腦電圖 (iEEG) 將電極直接植入人的頭部內。這使醫生能夠獲得清晰的電子信號，用於研究、檢測和治療。大腦植入物既可以讀取數據，也可以刺激大腦，或者兩者兼而有之。用途包括但不限於評估癲癇發作 [2]、治療精神疾病 [3]、繞過癱瘓、實現思維到文字或思維到語音的轉換（圖 2），甚至恢復視力 [4][5]。
美國食品和藥物管理局（FDA）將植入式 BCI 設備定義為「與中樞或外周神經系統連接的神經修復裝置，用於恢復癱瘓或截肢患者喪失的運動和/或感覺功能」 [6]。
圖 2. 身患肌萎縮側索硬化症 (ALS) 的 Casey Harrell 在 BrainGate 臨床試驗中，借助 BCI 植入物重新開始說話。(圖片來源: UC Regents)
顱內（微創）
研究人員試圖探索侵入性較小的方法來直接讀取大腦信息。其中一種方法是血管內技術（圖 3），通過支架將電極穿過血管送入大腦 [7][8]。
另一種方法稱為皮層腦電圖 (ECoG)，需要手術將電極放置於顱骨下方，可以放在硬腦膜下（硬腦膜下 ECoG）或硬腦膜外（硬腦膜外 ECoG）。這種程序具有侵入性，但其程度低於傳統的 BCI 植入物 [9]。
圖 3. A，完全植入式腦機介面 (BCI) 示意圖。帶有電極的設備植入在上矢狀竇血管內（插圖），並連接到皮下口袋中的植入式接收發射器單元 (IRTU)。IRTU 與外部接收器遙測單元 (ERTU) 通信，後者將信號中繼到信號控制單元，以控制筆記型電腦或平板電腦。B，配有眼控制追踪器的 BCI 用於電腦控制。眼動追踪用於移動游標，而 BCI 用於點擊。C，不配備眼動追踪的 BCI 用於電腦控制。項目掃描器按順序突出顯示項目，當項目被突出顯示時，BCI 用於點擊項目 [7]。
非侵入式 BCI（EEG 耳機）
圖 4. John 參加了 BCI4Kids 項目，該項目幫助殘疾兒童利用腦機介面與周圍環境互動。您可以在此處欣賞 John 利用腦力創作的藝術作品。
非侵入式 BCI 設備使用電極通過人體頭皮讀取電信號。這種過程傳統上僅限於實驗室環境，但無線、研究級 EEG 設備的出現，使得在任何地方都能進行精確的腦電波讀取（圖 4）。
目前市面上有數十款非侵入式 BCI 耳機，其中許多在設計時就考慮到了特定的單一用途，例如睡眠或專注力監測。價格從幾百美元到數十萬美元不等。Emotiv 提供最通用且價格合理的無線 BCI 設備系列，傳感器數量從 2 個到 32 個不等，被全球的神經科學家、學生、教育工作者、創新者、遊戲玩家、業餘愛好者和藝術家所採用。
根據 2022 年對同行評審文獻的審計 [10]，Emotiv 是科學研究中最常用的消費級 EEG 設備 (67.69%)。研究人員信任 Emotiv，因為它具有經科學驗證的性能、與傳統 EEG 實驗室設備相比更具經濟實惠性，以及極佳的多功能性。同一款在大學實驗室中用於人類大腦突破性研究的 Emotiv 耳機，可以共享給音樂學系進行 BCI 表演，然後交給心理學系進行實踐學習，並分享給學生 BCI 社群進行腦力驅動無人機競賽。
Emotiv BCI 設備
在 Emotiv，我們為初學者和資深用戶一併提供無線 BCI 設備。
上方：將 Emotiv Flex 作為 BCI 設備來控制輪椅 [11]。
上方：學生使用 Epoc X 和 Arduino 板來控制機械臂。（來源：Matt Su）
上方：佛羅里達大學的一名學生佩戴 Emotiv Insight BCI 設備來控制無人機。（來源）
圖 5. Twitch 遊戲玩家 Perrikaryal 成功使用 2 通道 Emotiv MN8 腦部穿戴設備，透過 BCI 控制《最後一戰》遊戲。
開始您的 BCI 項目
已經具備程式碼編寫經驗？ | 初試 BCI？ |
從這裡開始： | 這是一份啟動指南： |
我該如何使用 BCI？
要啟動您的 BCI 項目，您需要具備五個基本要素。
一個明確的目標
信號獲取設備，例如來自 Emotiv 的EEG 耳機
信號處理軟件，例如 EmotivBCI。
分配好的 BCI 指令（需要一定的程式編寫經驗）
通過 SDK、Arduino 板等途徑控制您想要操作的設備
一個接收 BCI 指令的設備
選擇合適的 BCI 設備
選擇合適的 BCI 設備對於您項目的成功至關重要。以下是一些關鍵考量因素：
易用性： 尋找一款用戶友好、易於設置的設備，尤其是在您是初學者的情況下。Emotiv BCI 設備可在數分鐘內完成設置，並配有乾式、半乾式和鹽水傳感器。
功能性： 確保設備能提供您特定項目所需的功能和特性。Emotiv 耳機是全腦傳感的，但作為一般規律，傳感器越多，BCI 的工作效果越好。遵循這個邏輯，Emotiv Flex 使用多達 32 個傳感器以實現最大程度的腦部感測，但我們的用戶通常會發現 Epoc X 或 Insight 對於他們的 BCI 項目和研究來說已經綽綽有餘。與此同時，MN8 腦部穿戴設備則非常適合用於 BCI 行動應用程式開發。
傳感器配置位置：在選擇 EEG 耳機時，請考慮傳感器的分佈位置以及這將會如何影響您的需求。例如，市場上的一些 BCI 設備僅在後腦勺部位配置有一個或多個傳感器。
濕式 vs. 乾式傳感器： 選擇 BCI 設備時，需考慮舒適度和信號質量，尤其是在您打算長時間佩戴的情況下。鹽水傳感器比導電膠更舒適，半乾式傳感器比鹽水更容易使用，而乾式傳感器使用起來最為便捷。比較 Emotiv 設備的信號質量。
兼容性： 選擇一款能夠與您現有的軟硬件工具無縫集成的設備。如果您想將 BCI 整合至現有系統（無人機、Spotify、物聯網等），請確保您擁有 SDK、API 訪問權限。
數據與隱私： 您的神經隱私至關重要。這就是為什麼 Emotiv 從第一天起，在設計其 EEG 數據採集時就把隱私安全放在首要位置。了解 Emotiv 如何保護您的腦部數據。
結論
啟動一個 BCI 項目是一段令人振奮的旅程，它為創新和產生影響提供了巨大的潛力。無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，Emotiv 都將提供您成功所需的工具與支持。憑藉合適的 BCI 設備和清晰的視野，您可以開啟全新的可能性。
今天就去探索 Emotiv 的 BCI 設備和資源，開始著手您的 BCI 項目吧。加入由創新者和研究人員組成的社群，與他們共同運用 BCI 技術塑造人類與技術交互的未來。
加入我們的開發者社群
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參考文獻
Y. Sun et al., “Signal acquisition of brain-computer interfaces: A medical-engineering crossover perspective review,” Fundamental Research, Apr. 2024, doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011. Available: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk, and F. Rosenow, “The history of invasive EEG evaluation in epilepsy patients,” Seizure, vol. 41, pp. 191–195, Apr. 2016, doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006.
Center for Devices and Radiological Health, “Implanted Brain-Computer Interface (BCI) Devices for Patients with Paralysis or Amputation - Non-clinical Testing and Clinical Considerations,” U.S. Food And Drug Administration, May 20, 2021. https://www.fda.gov/regulatory-information/search-fda-guidance-documents/implanted-brain-computer-interface-bci-devices-patients-paralysis-or-amputation-non-clinical-testing
Y.-H. Nho et al., “Responsive deep brain stimulation guided by ventral striatal electrophysiology of obsession durably ameliorates compulsion,” Neuron, vol. 112, no. 1, pp. 73-83.e4, Jan. 2024, doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034.
“Neuralink on X: ‘We have received Breakthrough Device Designation from the FDA for Blindsight. Join us in our quest to bring back sight to those who have lost it. Apply to our Patient Registry and openings on our career page https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X,” X (Formerly Twitter). https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet
M. Ptito, M. Bleau, I. Djerourou, S. Paré, F. C. Schneider, and D.-R. Chebat, “Brain-Machine interfaces to assist the blind,” Frontiers in Human Neuroscience, vol. 15, Feb. 2021, doi: 10.3389/fnhum.2021.638887.
P. Mitchell et al., “Assessment of safety of a fully implanted endovascular Brain-Computer interface for severe paralysis in 4 patients,” JAMA Neurology, vol. 80, no. 3, p. 270, Mar. 2023, doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847.
Q. He et al., “The brain nebula: minimally invasive brain–computer interface by endovascular neural recording and stimulation,” Journal of NeuroInterventional Surgery, p. jnis-021296, Feb. 2024, doi: 10.1136/jnis-2023-021296.
R. P. N. Rao, “Semi-Invasive BCIs,” in Cambridge University Press eBooks, 2013, pp. 149–176. doi: 10.1017/cbo9781139032803.012.
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur, and N. A. Badcock, “A scoping review on the use of consumer-grade EEG devices for research,” bioRxiv (Cold Spring Harbor Laboratory), Dec. 2022, doi: 10.1101/2022.12.04.519056.
D. Pawuś and S. Paszkiel, “BCI wheelchair control using expert system classifying EEG signals based on power spectrum estimation and nervous tics detection,” Applied Sciences, vol. 12, no. 20, p. 10385, Oct. 2022, doi: 10.3390/app122010385.
由於埃隆·馬斯克（Elon Musk）的 Neuralink 等備受矚目的項目，腦機介面 (BCI) 近年來引起了全球的關注。然而，您可能會感到驚訝，BCI 技術已經存在了四十多年，而且您不需要手術就能創建自己的「意念控制」項目。
Emotiv 於 2011 年首次亮相，推出了其首款無線 EEG 耳機，作為一款革命性的 BCI 遊戲設備。自那時起，該技術伴隨著機器學習算法和改進的腦電波傳感器取得了顯著進步。今天，BCI 愛好者依然求助於 Emotiv 來滿足他們的腦機介面項目需求。
無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，BCI 的世界都為創新與發現提供了令人興奮的機遇。這是一份腦機介面設備指南，旨在幫助您理解並進入這個迷人的世界。
了解腦機介面技術
腦機介面 (BCI) 技術允許大腦與外部設備之間進行直接通信。技術上，任何讀取大腦信號的設備都是 BCI。最近，該術語主要用於描述允許您「意念控制」設備的 BCI。用於幫助理解大腦功能的相同技術，可以將大腦信號轉化為各種任務的指令，包括控制電腦游標、移動義肢以及創建互動式遊戲體驗。BCI 技術除了為世界各地的健全身心創新者和業餘愛好者帶來福音外，也為無法使用肢體的人們帶來了新的希望。
由於「BCI」已成為時代潮流中的一個熱門詞彙，因此區分腦機介面設備的類型非常重要，這樣可以消除混淆，便於消費者和機構選擇最適合他們的 BCI 設備。
BCI 設備：手術 vs. 耳機
目前有兩種截然不同的腦機介面設備：一種是植入大腦內部的設備，另一種是從頭皮讀取大腦信號的設備（圖 1）。以下是兩者的區別。
圖 1. BCI 信號獲取技術的分類。(a) 是手術维度的分類圖，包括三個層級：非侵入式、微創和侵入式。(b) 顯示了檢測維度的分類圖，包括三個層級：非植入、介入和植入。 [1]
顱內（侵入式）
顱內腦電圖 (iEEG) 將電極直接植入人的頭部內。這使醫生能夠獲得清晰的電子信號，用於研究、檢測和治療。大腦植入物既可以讀取數據，也可以刺激大腦，或者兩者兼而有之。用途包括但不限於評估癲癇發作 [2]、治療精神疾病 [3]、繞過癱瘓、實現思維到文字或思維到語音的轉換（圖 2），甚至恢復視力 [4][5]。
美國食品和藥物管理局（FDA）將植入式 BCI 設備定義為「與中樞或外周神經系統連接的神經修復裝置，用於恢復癱瘓或截肢患者喪失的運動和/或感覺功能」 [6]。
圖 2. 身患肌萎縮側索硬化症 (ALS) 的 Casey Harrell 在 BrainGate 臨床試驗中，借助 BCI 植入物重新開始說話。(圖片來源: UC Regents)
顱內（微創）
研究人員試圖探索侵入性較小的方法來直接讀取大腦信息。其中一種方法是血管內技術（圖 3），通過支架將電極穿過血管送入大腦 [7][8]。
另一種方法稱為皮層腦電圖 (ECoG)，需要手術將電極放置於顱骨下方，可以放在硬腦膜下（硬腦膜下 ECoG）或硬腦膜外（硬腦膜外 ECoG）。這種程序具有侵入性，但其程度低於傳統的 BCI 植入物 [9]。
圖 3. A，完全植入式腦機介面 (BCI) 示意圖。帶有電極的設備植入在上矢狀竇血管內（插圖），並連接到皮下口袋中的植入式接收發射器單元 (IRTU)。IRTU 與外部接收器遙測單元 (ERTU) 通信，後者將信號中繼到信號控制單元，以控制筆記型電腦或平板電腦。B，配有眼控制追踪器的 BCI 用於電腦控制。眼動追踪用於移動游標，而 BCI 用於點擊。C，不配備眼動追踪的 BCI 用於電腦控制。項目掃描器按順序突出顯示項目，當項目被突出顯示時，BCI 用於點擊項目 [7]。
非侵入式 BCI（EEG 耳機）
圖 4. John 參加了 BCI4Kids 項目，該項目幫助殘疾兒童利用腦機介面與周圍環境互動。您可以在此處欣賞 John 利用腦力創作的藝術作品。
非侵入式 BCI 設備使用電極通過人體頭皮讀取電信號。這種過程傳統上僅限於實驗室環境，但無線、研究級 EEG 設備的出現，使得在任何地方都能進行精確的腦電波讀取（圖 4）。
目前市面上有數十款非侵入式 BCI 耳機，其中許多在設計時就考慮到了特定的單一用途，例如睡眠或專注力監測。價格從幾百美元到數十萬美元不等。Emotiv 提供最通用且價格合理的無線 BCI 設備系列，傳感器數量從 2 個到 32 個不等，被全球的神經科學家、學生、教育工作者、創新者、遊戲玩家、業餘愛好者和藝術家所採用。
根據 2022 年對同行評審文獻的審計 [10]，Emotiv 是科學研究中最常用的消費級 EEG 設備 (67.69%)。研究人員信任 Emotiv，因為它具有經科學驗證的性能、與傳統 EEG 實驗室設備相比更具經濟實惠性，以及極佳的多功能性。同一款在大學實驗室中用於人類大腦突破性研究的 Emotiv 耳機，可以共享給音樂學系進行 BCI 表演，然後交給心理學系進行實踐學習，並分享給學生 BCI 社群進行腦力驅動無人機競賽。
Emotiv BCI 設備
在 Emotiv，我們為初學者和資深用戶一併提供無線 BCI 設備。
上方：將 Emotiv Flex 作為 BCI 設備來控制輪椅 [11]。
上方：學生使用 Epoc X 和 Arduino 板來控制機械臂。（來源：Matt Su）
上方：佛羅里達大學的一名學生佩戴 Emotiv Insight BCI 設備來控制無人機。（來源）
圖 5. Twitch 遊戲玩家 Perrikaryal 成功使用 2 通道 Emotiv MN8 腦部穿戴設備，透過 BCI 控制《最後一戰》遊戲。
開始您的 BCI 項目
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從這裡開始： | 這是一份啟動指南： |
我該如何使用 BCI？
要啟動您的 BCI 項目，您需要具備五個基本要素。
一個明確的目標
信號獲取設備，例如來自 Emotiv 的EEG 耳機
信號處理軟件，例如 EmotivBCI。
分配好的 BCI 指令（需要一定的程式編寫經驗）
通過 SDK、Arduino 板等途徑控制您想要操作的設備
一個接收 BCI 指令的設備
選擇合適的 BCI 設備
選擇合適的 BCI 設備對於您項目的成功至關重要。以下是一些關鍵考量因素：
易用性： 尋找一款用戶友好、易於設置的設備，尤其是在您是初學者的情況下。Emotiv BCI 設備可在數分鐘內完成設置，並配有乾式、半乾式和鹽水傳感器。
功能性： 確保設備能提供您特定項目所需的功能和特性。Emotiv 耳機是全腦傳感的，但作為一般規律，傳感器越多，BCI 的工作效果越好。遵循這個邏輯，Emotiv Flex 使用多達 32 個傳感器以實現最大程度的腦部感測，但我們的用戶通常會發現 Epoc X 或 Insight 對於他們的 BCI 項目和研究來說已經綽綽有餘。與此同時，MN8 腦部穿戴設備則非常適合用於 BCI 行動應用程式開發。
傳感器配置位置：在選擇 EEG 耳機時，請考慮傳感器的分佈位置以及這將會如何影響您的需求。例如，市場上的一些 BCI 設備僅在後腦勺部位配置有一個或多個傳感器。
濕式 vs. 乾式傳感器： 選擇 BCI 設備時，需考慮舒適度和信號質量，尤其是在您打算長時間佩戴的情況下。鹽水傳感器比導電膠更舒適，半乾式傳感器比鹽水更容易使用，而乾式傳感器使用起來最為便捷。比較 Emotiv 設備的信號質量。
兼容性： 選擇一款能夠與您現有的軟硬件工具無縫集成的設備。如果您想將 BCI 整合至現有系統（無人機、Spotify、物聯網等），請確保您擁有 SDK、API 訪問權限。
數據與隱私： 您的神經隱私至關重要。這就是為什麼 Emotiv 從第一天起，在設計其 EEG 數據採集時就把隱私安全放在首要位置。了解 Emotiv 如何保護您的腦部數據。
結論
啟動一個 BCI 項目是一段令人振奮的旅程，它為創新和產生影響提供了巨大的潛力。無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，Emotiv 都將提供您成功所需的工具與支持。憑藉合適的 BCI 設備和清晰的視野，您可以開啟全新的可能性。
今天就去探索 Emotiv 的 BCI 設備和資源，開始著手您的 BCI 項目吧。加入由創新者和研究人員組成的社群，與他們共同運用 BCI 技術塑造人類與技術交互的未來。
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參考文獻
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