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
感謝埃隆·馬斯克（Elon Musk）的 Neuralink 等備受矚目的項目，腦機介面（BCI）近年來吸引了全球的關注。然而，您可能會驚訝地發現，BCI 技術已經存在了四十多年，而且您不需要進行手術就能創建自己的“意念控制”項目。
Emotiv 在 2011 年首次亮相，推出了其首款無線 EEG 耳機，將其作為一款革命性的 BCI 遊戲設備。自那時起，隨著機器學習演算法和腦電波傳感器的改進，這項技術取得了重大進展。如今，BCI 愛好者在滿足腦機介面項目需求時，依然會選擇 Emotiv。
無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，BCI 的世界都為創新和發現提供了令人興奮的機會。這是一份腦機介面設備指南，旨在幫助您了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。從技術上講，任何讀取大腦信號的設備都是 BCI。近年來，該術語主要用於描述允許您“意念控制”設備的 BCI。用於幫助了解大腦功能的相同技術，也可以將大腦信號轉化為執行各種任務的指令，包括控制電腦游標、移動義肢以及創建互動式游戲體驗。除了世界各地的健全創新者和業餘愛好者之外，BCI 技術也為無法使用肢體的人們帶來了新的希望。
由於“BCI”已成為時代思潮中的熱門詞彙，因此區分腦機介面設備的類型非常重要，以減少困惑，並便於消費者和機構選擇適合自己的 BCI 設備。
BCI 設備：手術 vs. 耳機
目前主要有兩種不同類型的腦機介面設備：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）。以下是它們之間的區別。
圖 1. BCI 信號採集技術分類。(a) 為手術維度分類圖，包含三個級別：無創、微創和有創。(b) 顯示了檢測維度的分類圖，包括三個級別：非植入、介入和植入。 [1]
顱內（有創）
顱內腦電圖（iEEG）直接在人腦內部植入電極。這使得醫生能夠獲取清晰的電子信號，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、實現思維轉文字或思維轉語音（圖 2）甚至恢復視力 [4][5]。
美國食品藥物管理局（FDA）將植入式 BCI 設備定義為“與中樞或外圍神經系統相連接的神經修復裝置，用於恢復癱瘓或截肢患者失去的運動和/或感覺能力” [6]。
圖 2. 患有漸凍症（ALS）的 Casey Harrell 在 BrainGate 臨床試驗的幫助下，通過 BCI 植入物再次開口說話。（圖片來源：UC Regents）
顱內（微創）
研究人員一直在嘗試用侵入性較小的方法來直接讀取大腦資訊。其中一種方法是血管內介入（圖 3），通過支架將電極穿過血管送達大腦 [7][8]。
另一種方法稱為皮質腦電圖（ECoG），需要手術將電極放置在顱骨下方，可以是在硬腦膜下（硬腦膜下 ECoG）或硬腦膜外（硬腦膜外 ECoG）。該手術具有侵入性，但其侵入程度小於傳統的 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），並連接到皮下袋中的可植入接收發射器單元（IRTU）。IRTU 與外部接收遙測單元（ERTU）進行通信，ERTU 將信號中繼到信號控制單元，以便控制手提電腦或平板電腦。B，配合眼動追蹤儀進行電腦控制的 BCI。眼動追蹤用於移動游標，BCI 用於點擊。C，不配合眼動追蹤進行電腦控制的 BCI。項目掃描器依次突出顯示項目，當項目被突出顯示時，使用 BCI 進行點擊 [7]。
非侵入式 BCI（EEG 耳機）
圖 4. John 正在參與 BCI4Kids，這是一個幫助殘疾兒童利用腦機介面與周圍環境進行互動的項目。您可以點擊這裡欣賞 John 的腦力創作藝術。
非侵入式 BCI 設備使用電極來讀取穿過人體頭皮的電信號。這一過程在傳統上被限制在實驗室環境中，但無線、研究級 EEG 設備的出現讓隨時隨地獲取精確的腦電波解讀成為可能（圖 4）。
目前，市場上有數十款非侵入式 BCI 耳機，其中許多專為特定目的而設計，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 提供了最通用且價格合理的無線 BCI 設備系列，感應器數量從 2 個到 32 個不等，受到全球神經科學家、學生、教育工作者、創新者、遊戲玩家、業餘愛好者和藝術家的青睞。
根據 2022 年對同行評審文章的審計 [10]，Emotiv 是科學研究中最常使用的消費級 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 實驗室設備相比更低廉的價格以及多功能性。同一款在大學實驗室中用於對人腦進行突破性研究的 Emotiv 耳機，可以共享給音樂系進行 BCI 表演，然後轉交給心理學系進行實踐學習，並與學生 BCI 俱樂部共享，以進行腦力無人機競速。
Emotiv BCI 設備
在 Emotiv，我們為初學者和經驗豐富的用戶提供無線 BCI 設備。
上方：使用 Emotiv Flex 作為 BCI 設備來控制輪椅 [11]。
上方：一名學生使用 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戴著 Emotiv Insight BCI 設備來控制無人機。（來源）
圖 5. Twitch 遊戲主播 Perrikaryal 成功使用 2 通道 Emotiv MN8 腦部穿戴設備，通過 BCI 控制《最後一戰》（Halo）遊戲。
開始您的 BCI 項目
已經有編程經驗？ | 剛接觸 BCI？ |
從這裡開始： | 這是一份入門指南： |
如何使用 BCI？
您需要五個基本要素來開始您的 BCI 項目。
一個明確的目標
信號採集設備，例如來自 Emotiv 的 EEG 耳機
信號處理軟件，例如 EmotivBCI。
分配的 BCI 指令（需要一定的編程經驗）
通過 SDK、Arduino 板等訪問您想要控制的設備
接收 BCI 指令的設備
選擇合適的 BCI 設備
選擇合適的 BCI 設備對於項目的成功至關重要。以下是一些關鍵考量：
易用性： 尋找一款用戶友好且易於設置的設備，特別是如果您是初學者。Emotiv BCI 設備配備乾燥、半乾燥和鹽水傳感器，可在幾分鐘內完成設置。
功能： 確保設備提供您特定項目所需的功能和能力。Emotiv 耳機是全腦感應的，但 通常情況下，傳感器越多，BCI 的工作效果越好。照此邏輯，Emotiv Flex 使用多達 32 個傳感器以實現最大程度的腦部感應，但我們的用戶通常發現 Epoc X 或 Insight 對於其 BCI 項目和研究而言已經綽綽有餘。與此同時，MN8 腦部穿戴設備則非常適合 BCI 行動應用程式開發。
傳感器位置： 選擇 EEG 耳機時，請考慮傳感器的位置以及這對您的需求有何影響。例如，市面上的一些 BCI 設備僅在後腦勺位置配備一個或多個傳感器。
濕式與乾式傳感器： 選擇 BCI 設備時請考慮舒適度和信號質量，尤其是如果您打算長時間佩戴。鹽水比凝膠更舒適，半乾燥傳感器比鹽水更易於使用，而乾燥傳感器是使用起來最方便的。比較 Emotiv 設備的信號質量。
兼容性： 選擇一款能與您現有的軟件和硬件工具良好整合的設備。如果您想將 BCI 整合到現有系統（無人機、Spotify、物聯網等）中，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。這也是為什麼 Emotiv 從第一天起，在設計其 EEG 數據採集時就將隱私放在首位的原因。了解 Emotiv 如何保護您的腦部數據。
結論
啟動 BCI 項目是一段令人興奮的旅程，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 都提供您取得成功所需的工具和支持。有了合適的 BCI 設備和清晰的願景，您就能開啟新的可能性。
立即探索 Emotiv 的 BCI 設備和資源，開始著手您的 BCI 項目。加入創新者和研究人員的社群，與 BCI 技術一同塑造人類與技術互動的未來。
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？聯繫我們
參考文獻
Y. Sun 等人，“腦機介面信號採集：醫學工程交叉視角綜述”，《Fundamental Research》，2024年4月，doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011。詳見：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk 和 F. Rosenow，“癲癇患者有創腦電圖評估的歷史”，《Seizure》，第41卷，第191-195頁，2016年4月，doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006。
醫療器械與放射健康中心，“為癱瘓或截肢患者植入式腦機介面（BCI）設備——非臨床測試和臨床考量”，美國食品藥物管理局，2021年5月20日。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 等人，“在強迫症腹側紋狀體電生理學指導下進行反應性深部腦刺激，可持久改善強迫行為”，《Neuron》，第112卷，第1期，第73-83.e4頁，2024年1月，doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034。
“Neuralink 在 X 上表示：‘我們已獲得 FDA 的 Blindsight 突破性器械認定。加入我們的使命，幫助失去視力的人重見光明。歡迎申請我們的患者登記處以及我們招聘頁面上的空缺職位 https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X”，《X (原 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 和 D.-R. Chebat，“輔助盲人的腦機介面”，《Frontiers in Human Neuroscience》，第15卷，2021年2月，doi: 10.3389/fnhum.2021.638887。
P. Mitchell 等人，“對4名嚴重癱瘓患者完全植入式血管內腦機介面的安全性評估”，《JAMA Neurology》，第80卷，第3期，第270頁，2023年3月，doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847。
Q. He 等人，“大腦星雲：通過血管內神經記錄和刺激實現的微創腦機介面”，《Journal of NeuroInterventional Surgery》，第 jnis-021296 頁，2024年2月，doi: 10.1136/jnis-2023-021296。
R. P. N. Rao，“半侵入式 BCI”，收錄於《劍橋大學出版社電子書》，2013年，第149-176頁。doi: 10.1017/cbo9781139032803.012。
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur 和 N. A. Badcock，“關於使用消費級 EEG 設備進行研究的範圍審查”，《bioRxiv（冷泉港實驗室）》，2022年12月，doi: 10.1101/2022.12.04.519056。
D. Pawuś 和 S. Paszkiel，“基於功率譜估算和神經抽搐檢測，使用對 EEG 信號進行分類的專家系統進行 BCI 輪椅控制”，《Applied Sciences》，第12卷，第20期，第10385頁，2022年10月，doi: 10.3390/app122010385。
感謝埃隆·馬斯克（Elon Musk）的 Neuralink 等備受矚目的項目，腦機介面（BCI）近年來吸引了全球的關注。然而，您可能會驚訝地發現，BCI 技術已經存在了四十多年，而且您不需要進行手術就能創建自己的“意念控制”項目。
Emotiv 在 2011 年首次亮相，推出了其首款無線 EEG 耳機，將其作為一款革命性的 BCI 遊戲設備。自那時起，隨著機器學習演算法和腦電波傳感器的改進，這項技術取得了重大進展。如今，BCI 愛好者在滿足腦機介面項目需求時，依然會選擇 Emotiv。
無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，BCI 的世界都為創新和發現提供了令人興奮的機會。這是一份腦機介面設備指南，旨在幫助您了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。從技術上講，任何讀取大腦信號的設備都是 BCI。近年來，該術語主要用於描述允許您“意念控制”設備的 BCI。用於幫助了解大腦功能的相同技術，也可以將大腦信號轉化為執行各種任務的指令，包括控制電腦游標、移動義肢以及創建互動式游戲體驗。除了世界各地的健全創新者和業餘愛好者之外，BCI 技術也為無法使用肢體的人們帶來了新的希望。
由於“BCI”已成為時代思潮中的熱門詞彙，因此區分腦機介面設備的類型非常重要，以減少困惑，並便於消費者和機構選擇適合自己的 BCI 設備。
BCI 設備：手術 vs. 耳機
目前主要有兩種不同類型的腦機介面設備：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）。以下是它們之間的區別。
圖 1. BCI 信號採集技術分類。(a) 為手術維度分類圖，包含三個級別：無創、微創和有創。(b) 顯示了檢測維度的分類圖，包括三個級別：非植入、介入和植入。 [1]
顱內（有創）
顱內腦電圖（iEEG）直接在人腦內部植入電極。這使得醫生能夠獲取清晰的電子信號，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、實現思維轉文字或思維轉語音（圖 2）甚至恢復視力 [4][5]。
美國食品藥物管理局（FDA）將植入式 BCI 設備定義為“與中樞或外圍神經系統相連接的神經修復裝置，用於恢復癱瘓或截肢患者失去的運動和/或感覺能力” [6]。
圖 2. 患有漸凍症（ALS）的 Casey Harrell 在 BrainGate 臨床試驗的幫助下，通過 BCI 植入物再次開口說話。（圖片來源：UC Regents）
顱內（微創）
研究人員一直在嘗試用侵入性較小的方法來直接讀取大腦資訊。其中一種方法是血管內介入（圖 3），通過支架將電極穿過血管送達大腦 [7][8]。
另一種方法稱為皮質腦電圖（ECoG），需要手術將電極放置在顱骨下方，可以是在硬腦膜下（硬腦膜下 ECoG）或硬腦膜外（硬腦膜外 ECoG）。該手術具有侵入性，但其侵入程度小於傳統的 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），並連接到皮下袋中的可植入接收發射器單元（IRTU）。IRTU 與外部接收遙測單元（ERTU）進行通信，ERTU 將信號中繼到信號控制單元，以便控制手提電腦或平板電腦。B，配合眼動追蹤儀進行電腦控制的 BCI。眼動追蹤用於移動游標，BCI 用於點擊。C，不配合眼動追蹤進行電腦控制的 BCI。項目掃描器依次突出顯示項目，當項目被突出顯示時，使用 BCI 進行點擊 [7]。
非侵入式 BCI（EEG 耳機）
圖 4. John 正在參與 BCI4Kids，這是一個幫助殘疾兒童利用腦機介面與周圍環境進行互動的項目。您可以點擊這裡欣賞 John 的腦力創作藝術。
非侵入式 BCI 設備使用電極來讀取穿過人體頭皮的電信號。這一過程在傳統上被限制在實驗室環境中，但無線、研究級 EEG 設備的出現讓隨時隨地獲取精確的腦電波解讀成為可能（圖 4）。
目前，市場上有數十款非侵入式 BCI 耳機，其中許多專為特定目的而設計，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 提供了最通用且價格合理的無線 BCI 設備系列，感應器數量從 2 個到 32 個不等，受到全球神經科學家、學生、教育工作者、創新者、遊戲玩家、業餘愛好者和藝術家的青睞。
根據 2022 年對同行評審文章的審計 [10]，Emotiv 是科學研究中最常使用的消費級 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 實驗室設備相比更低廉的價格以及多功能性。同一款在大學實驗室中用於對人腦進行突破性研究的 Emotiv 耳機，可以共享給音樂系進行 BCI 表演，然後轉交給心理學系進行實踐學習，並與學生 BCI 俱樂部共享，以進行腦力無人機競速。
Emotiv BCI 設備
在 Emotiv，我們為初學者和經驗豐富的用戶提供無線 BCI 設備。
上方：使用 Emotiv Flex 作為 BCI 設備來控制輪椅 [11]。
上方：一名學生使用 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戴著 Emotiv Insight BCI 設備來控制無人機。（來源）
圖 5. Twitch 遊戲主播 Perrikaryal 成功使用 2 通道 Emotiv MN8 腦部穿戴設備，通過 BCI 控制《最後一戰》（Halo）遊戲。
開始您的 BCI 項目
已經有編程經驗？ | 剛接觸 BCI？ |
從這裡開始： | 這是一份入門指南： |
如何使用 BCI？
您需要五個基本要素來開始您的 BCI 項目。
一個明確的目標
信號採集設備，例如來自 Emotiv 的 EEG 耳機
信號處理軟件，例如 EmotivBCI。
分配的 BCI 指令（需要一定的編程經驗）
通過 SDK、Arduino 板等訪問您想要控制的設備
接收 BCI 指令的設備
選擇合適的 BCI 設備
選擇合適的 BCI 設備對於項目的成功至關重要。以下是一些關鍵考量：
易用性： 尋找一款用戶友好且易於設置的設備，特別是如果您是初學者。Emotiv BCI 設備配備乾燥、半乾燥和鹽水傳感器，可在幾分鐘內完成設置。
功能： 確保設備提供您特定項目所需的功能和能力。Emotiv 耳機是全腦感應的，但 通常情況下，傳感器越多，BCI 的工作效果越好。照此邏輯，Emotiv Flex 使用多達 32 個傳感器以實現最大程度的腦部感應，但我們的用戶通常發現 Epoc X 或 Insight 對於其 BCI 項目和研究而言已經綽綽有餘。與此同時，MN8 腦部穿戴設備則非常適合 BCI 行動應用程式開發。
傳感器位置： 選擇 EEG 耳機時，請考慮傳感器的位置以及這對您的需求有何影響。例如，市面上的一些 BCI 設備僅在後腦勺位置配備一個或多個傳感器。
濕式與乾式傳感器： 選擇 BCI 設備時請考慮舒適度和信號質量，尤其是如果您打算長時間佩戴。鹽水比凝膠更舒適，半乾燥傳感器比鹽水更易於使用，而乾燥傳感器是使用起來最方便的。比較 Emotiv 設備的信號質量。
兼容性： 選擇一款能與您現有的軟件和硬件工具良好整合的設備。如果您想將 BCI 整合到現有系統（無人機、Spotify、物聯網等）中，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。這也是為什麼 Emotiv 從第一天起，在設計其 EEG 數據採集時就將隱私放在首位的原因。了解 Emotiv 如何保護您的腦部數據。
結論
啟動 BCI 項目是一段令人興奮的旅程，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 都提供您取得成功所需的工具和支持。有了合適的 BCI 設備和清晰的願景，您就能開啟新的可能性。
立即探索 Emotiv 的 BCI 設備和資源，開始著手您的 BCI 項目。加入創新者和研究人員的社群，與 BCI 技術一同塑造人類與技術互動的未來。
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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。
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參考文獻
Y. Sun 等人，“腦機介面信號採集：醫學工程交叉視角綜述”，《Fundamental Research》，2024年4月，doi: 10.1016/j.fmre.2024.04.011。詳見：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2667325824001559
P. S. Reif, A. Strzelczyk 和 F. Rosenow，“癲癇患者有創腦電圖評估的歷史”，《Seizure》，第41卷，第191-195頁，2016年4月，doi: 10.1016/j.seizure.2016.04.006。
醫療器械與放射健康中心，“為癱瘓或截肢患者植入式腦機介面（BCI）設備——非臨床測試和臨床考量”，美國食品藥物管理局，2021年5月20日。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 等人，“在強迫症腹側紋狀體電生理學指導下進行反應性深部腦刺激，可持久改善強迫行為”，《Neuron》，第112卷，第1期，第73-83.e4頁，2024年1月，doi: 10.1016/j.neuron.2023.09.034。
“Neuralink 在 X 上表示：‘我們已獲得 FDA 的 Blindsight 突破性器械認定。加入我們的使命，幫助失去視力的人重見光明。歡迎申請我們的患者登記處以及我們招聘頁面上的空缺職位 https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X”，《X (原 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 和 D.-R. Chebat，“輔助盲人的腦機介面”，《Frontiers in Human Neuroscience》，第15卷，2021年2月，doi: 10.3389/fnhum.2021.638887。
P. Mitchell 等人，“對4名嚴重癱瘓患者完全植入式血管內腦機介面的安全性評估”，《JAMA Neurology》，第80卷，第3期，第270頁，2023年3月，doi: 10.1001/jamaneurol.2022.4847。
Q. He 等人，“大腦星雲：通過血管內神經記錄和刺激實現的微創腦機介面”，《Journal of NeuroInterventional Surgery》，第 jnis-021296 頁，2024年2月，doi: 10.1136/jnis-2023-021296。
R. P. N. Rao，“半侵入式 BCI”，收錄於《劍橋大學出版社電子書》，2013年，第149-176頁。doi: 10.1017/cbo9781139032803.012。
J. Sabio, N. S. Williams, G. M. McArthur 和 N. A. Badcock，“關於使用消費級 EEG 設備進行研究的範圍審查”，《bioRxiv（冷泉港實驗室）》，2022年12月，doi: 10.1101/2022.12.04.519056。
D. Pawuś 和 S. Paszkiel，“基於功率譜估算和神經抽搐檢測，使用對 EEG 信號進行分類的專家系統進行 BCI 輪椅控制”，《Applied Sciences》，第12卷，第20期，第10385頁，2022年10月，doi: 10.3390/app122010385。
感謝埃隆·馬斯克（Elon Musk）的 Neuralink 等備受矚目的項目，腦機介面（BCI）近年來吸引了全球的關注。然而，您可能會驚訝地發現，BCI 技術已經存在了四十多年，而且您不需要進行手術就能創建自己的“意念控制”項目。
Emotiv 在 2011 年首次亮相，推出了其首款無線 EEG 耳機，將其作為一款革命性的 BCI 遊戲設備。自那時起，隨著機器學習演算法和腦電波傳感器的改進，這項技術取得了重大進展。如今，BCI 愛好者在滿足腦機介面項目需求時，依然會選擇 Emotiv。
無論您是初學者還是經驗豐富的專業人士，BCI 的世界都為創新和發現提供了令人興奮的機會。這是一份腦機介面設備指南，旨在幫助您了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。從技術上講，任何讀取大腦信號的設備都是 BCI。近年來，該術語主要用於描述允許您“意念控制”設備的 BCI。用於幫助了解大腦功能的相同技術，也可以將大腦信號轉化為執行各種任務的指令，包括控制電腦游標、移動義肢以及創建互動式游戲體驗。除了世界各地的健全創新者和業餘愛好者之外，BCI 技術也為無法使用肢體的人們帶來了新的希望。
由於“BCI”已成為時代思潮中的熱門詞彙，因此區分腦機介面設備的類型非常重要，以減少困惑，並便於消費者和機構選擇適合自己的 BCI 設備。
BCI 設備：手術 vs. 耳機
目前主要有兩種不同類型的腦機介面設備：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）。以下是它們之間的區別。
圖 1. BCI 信號採集技術分類。(a) 為手術維度分類圖，包含三個級別：無創、微創和有創。(b) 顯示了檢測維度的分類圖，包括三個級別：非植入、介入和植入。 [1]
顱內（有創）
顱內腦電圖（iEEG）直接在人腦內部植入電極。這使得醫生能夠獲取清晰的電子信號，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、實現思維轉文字或思維轉語音（圖 2）甚至恢復視力 [4][5]。
美國食品藥物管理局（FDA）將植入式 BCI 設備定義為“與中樞或外圍神經系統相連接的神經修復裝置，用於恢復癱瘓或截肢患者失去的運動和/或感覺能力” [6]。
圖 2. 患有漸凍症（ALS）的 Casey Harrell 在 BrainGate 臨床試驗的幫助下，通過 BCI 植入物再次開口說話。（圖片來源：UC Regents）
顱內（微創）
研究人員一直在嘗試用侵入性較小的方法來直接讀取大腦資訊。其中一種方法是血管內介入（圖 3），通過支架將電極穿過血管送達大腦 [7][8]。
另一種方法稱為皮質腦電圖（ECoG），需要手術將電極放置在顱骨下方，可以是在硬腦膜下（硬腦膜下 ECoG）或硬腦膜外（硬腦膜外 ECoG）。該手術具有侵入性，但其侵入程度小於傳統的 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），並連接到皮下袋中的可植入接收發射器單元（IRTU）。IRTU 與外部接收遙測單元（ERTU）進行通信，ERTU 將信號中繼到信號控制單元，以便控制手提電腦或平板電腦。B，配合眼動追蹤儀進行電腦控制的 BCI。眼動追蹤用於移動游標，BCI 用於點擊。C，不配合眼動追蹤進行電腦控制的 BCI。項目掃描器依次突出顯示項目，當項目被突出顯示時，使用 BCI 進行點擊 [7]。
非侵入式 BCI（EEG 耳機）
圖 4. John 正在參與 BCI4Kids，這是一個幫助殘疾兒童利用腦機介面與周圍環境進行互動的項目。您可以點擊這裡欣賞 John 的腦力創作藝術。
非侵入式 BCI 設備使用電極來讀取穿過人體頭皮的電信號。這一過程在傳統上被限制在實驗室環境中，但無線、研究級 EEG 設備的出現讓隨時隨地獲取精確的腦電波解讀成為可能（圖 4）。
目前，市場上有數十款非侵入式 BCI 耳機，其中許多專為特定目的而設計，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 提供了最通用且價格合理的無線 BCI 設備系列，感應器數量從 2 個到 32 個不等，受到全球神經科學家、學生、教育工作者、創新者、遊戲玩家、業餘愛好者和藝術家的青睞。
根據 2022 年對同行評審文章的審計 [10]，Emotiv 是科學研究中最常使用的消費級 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 實驗室設備相比更低廉的價格以及多功能性。同一款在大學實驗室中用於對人腦進行突破性研究的 Emotiv 耳機，可以共享給音樂系進行 BCI 表演，然後轉交給心理學系進行實踐學習，並與學生 BCI 俱樂部共享，以進行腦力無人機競速。
Emotiv BCI 設備
在 Emotiv，我們為初學者和經驗豐富的用戶提供無線 BCI 設備。
上方：使用 Emotiv Flex 作為 BCI 設備來控制輪椅 [11]。
上方：一名學生使用 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戴著 Emotiv Insight BCI 設備來控制無人機。（來源）
圖 5. Twitch 遊戲主播 Perrikaryal 成功使用 2 通道 Emotiv MN8 腦部穿戴設備，通過 BCI 控制《最後一戰》（Halo）遊戲。
開始您的 BCI 項目
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從這裡開始： | 這是一份入門指南： |
如何使用 BCI？
您需要五個基本要素來開始您的 BCI 項目。
一個明確的目標
信號採集設備，例如來自 Emotiv 的 EEG 耳機
信號處理軟件，例如 EmotivBCI。
分配的 BCI 指令（需要一定的編程經驗）
通過 SDK、Arduino 板等訪問您想要控制的設備
接收 BCI 指令的設備
選擇合適的 BCI 設備
選擇合適的 BCI 設備對於項目的成功至關重要。以下是一些關鍵考量：
易用性： 尋找一款用戶友好且易於設置的設備，特別是如果您是初學者。Emotiv BCI 設備配備乾燥、半乾燥和鹽水傳感器，可在幾分鐘內完成設置。
功能： 確保設備提供您特定項目所需的功能和能力。Emotiv 耳機是全腦感應的，但 通常情況下，傳感器越多，BCI 的工作效果越好。照此邏輯，Emotiv Flex 使用多達 32 個傳感器以實現最大程度的腦部感應，但我們的用戶通常發現 Epoc X 或 Insight 對於其 BCI 項目和研究而言已經綽綽有餘。與此同時，MN8 腦部穿戴設備則非常適合 BCI 行動應用程式開發。
傳感器位置： 選擇 EEG 耳機時，請考慮傳感器的位置以及這對您的需求有何影響。例如，市面上的一些 BCI 設備僅在後腦勺位置配備一個或多個傳感器。
濕式與乾式傳感器： 選擇 BCI 設備時請考慮舒適度和信號質量，尤其是如果您打算長時間佩戴。鹽水比凝膠更舒適，半乾燥傳感器比鹽水更易於使用，而乾燥傳感器是使用起來最方便的。比較 Emotiv 設備的信號質量。
兼容性： 選擇一款能與您現有的軟件和硬件工具良好整合的設備。如果您想將 BCI 整合到現有系統（無人機、Spotify、物聯網等）中，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。這也是為什麼 Emotiv 從第一天起，在設計其 EEG 數據採集時就將隱私放在首位的原因。了解 Emotiv 如何保護您的腦部數據。
結論
啟動 BCI 項目是一段令人興奮的旅程，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 都提供您取得成功所需的工具和支持。有了合適的 BCI 設備和清晰的願景，您就能開啟新的可能性。
立即探索 Emotiv 的 BCI 設備和資源，開始著手您的 BCI 項目。加入創新者和研究人員的社群，與 BCI 技術一同塑造人類與技術互動的未來。
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參考文獻
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“Neuralink 在 X 上表示：‘我們已獲得 FDA 的 Blindsight 突破性器械認定。加入我們的使命，幫助失去視力的人重見光明。歡迎申請我們的患者登記處以及我們招聘頁面上的空缺職位 https://t.co/abBMTdv7Rh’ / X”，《X (原 Twitter)》。https://x.com/neuralink/status/1836118060308271306?ref_src=twsrc%5Egoogle%7Ctwcamp%5Eserp%7Ctwgr%5Etweet
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