關注全球時事|洞察國際風雲
2025-03-18 17:24 星期二

开辟脑机接口“通信带宽”增强新范式

时间:2026-08-03 10:32 来源:快讯社

 人类大脑与物理世界之间存在“通信带宽”。感觉器官每秒向大脑传递约1100万比特的环境信息,而人类有意识的认知、决策与语言加工,其速率上限却被严格限定在10至50比特每秒。这一悬殊落差在日常生活中随处可见,例如,当对方语速过快时,便难以听清其所言。因此,如何拓宽生物智能与物理世界之间的信息接收“带宽”,成为脑机接口与认知神经科学共同面对的关键课题。

  何种生理机制,决定了大脑加工信息的速度上限?前不久,北京大学心理与认知科学学院、IDG麦戈文脑科学研究所团队首次揭示,左脑听觉皮层的α节律是限定言语理解带宽的核心机制。研究通过多模态神经调控技术成功“加速”了这一节律,使被试者能够听懂原本无法分辨的超快速语音,拓宽了大脑的言语接收“带宽”。这一发现为突破人类交流的生理极限、增强脑机接口“通信带宽”提供了全新范式。

  在认知神经科学领域,α振荡被视为大脑感知与认知的重要时间组织者,如同为信息流划定节拍的“内部时钟”。我们建立了新的认知实验范式,综合运用心理物理学、头皮脑电图、高精度经颅交流电刺激、重复听觉刺激与立体定向脑电图等技术,系统考察言语理解带宽的神经瓶颈及其机制。

  我们首先建立了测量个体言语速率阈限的行为范式。结果显示,静息态下全脑平均的个体α峰值频率与言语速率阈限呈显著正相关:α节律越快,被试者理解快速语音的能力(即言语接收“带宽”)越强。该相关性在左侧颞叶电极通道上尤为稳健。

  团队还运用高精度经颅交流电刺激,在个体阈限频率附近施加加速或减速的α频段刺激。结果表明,仅在加速刺激条件下,被试者的快速语音识别正确率显著提升,言语接收“带宽”被切实拓宽。更具启发性的是,当改用重复听觉刺激进行无创调控时,加速听觉刺激同样增强了被试者对快速语音的识别能力。

  为更直接地追踪“带宽”瓶颈的皮层起源,我们与首都医科大学三博脑科医院合作,在难治性癫痫患者的听觉皮层植入深部电极。记录结果证实,听觉皮层的局部α峰值频率与个体言语速率阈限高度相关,且该效应具有皮层特异性:仅见于听觉皮层,在躯体感觉皮层与视觉皮层中均不成立。

  颅内电极记录还揭示出一个关键的半球不对称现象:加速听觉刺激可显著提高左侧听觉皮层的α频率,对右侧听觉皮层则无此作用。更重要的是,左侧听觉皮层的神经包络跟踪强度能够预测被试者随后的言语识别表现,跟踪越强,识别越准确。这进一步表明,左侧听觉皮层的α节律为快速语音解析提供了不可或缺的时间骨架,构成决定人类言语“通信带宽”的核心节点。

  长期以来,脑机接口研究多聚焦于如何更精准地“读取”与“写入”神经信号。本研究则提供了一条互补思路:通过理解并调控大脑自身的节律机制,直接提升机体接收信息的“带宽”上限。这意味着,未来的脑机接口不仅可作为大脑与机器之间的“翻译器”,还可能成为拓宽人类感知与交流“带宽”的“增强器”,为高速人机协同、神经康复乃至超越生理极限的信息交流开辟新的可能。

  (方 方 作者为北京大学心理与认知科学学院教授,谷业凯、吕泽滢采访整理)


外交部:将本着科学原则研究日方关于恢复水产品输华请求
外交部:坚决反对美国向中国台湾地区出售武器
测试视频
综合看点 查看更多>>
巴基斯坦西北部发生爆炸致14人死亡
伊朗军方称使用无人机打击美军驻巴林基地
意大利和沙特重申支持落实“两国方案”
美国卫生援助为何遭非洲多国抵制
2026上海合作组织媒体智库峰会探讨深化共识加强合作
纵横天下 查看更多>>
以军空袭加沙致18人死亡
美伊冲突外溢 中东硝烟四起
美联储年内连续第5次维持利率不变 内部分歧明显
美乌总统白宫会谈讨论“爱国者”拦截弹生产
埃塞总统:中国专家和技术助力提升埃塞医疗水平
波兰华沙:游行纪念华沙起义82周年
从“金环”城市看中俄地方合作图景
大地震后 日本自民党“筹款派对”照开不误
日本强震致一工厂烟囱倒塌 9人下落不明
连接加拿大与美国的戈迪·豪跨国大桥开放通行
巴西劳工党正式确认卢拉为总统候选人
一线探访震后日本熊本:大量建筑损毁 多地停水停电
走进日本熊本县地震灾区
法国推出安全行动方案以提升博物馆安保水平
新一波热浪在即 法国西班牙“与时间赛跑”灭火
中俄首条跨境索道主体工程完工
外交部:强烈敦促日方早日彻底清除日遗化武毒害
水清岸绿鸟翩跹——河南黄河流域生态治理观察
中亚专家:世界人工智能合作组织成立是“里程碑”
习近平同斯洛伐克总统佩列格里尼会谈
走近明安图草原“天眼”
从中央政治局会议看下半年经济工作着力点
我国成功发射通信技术试验卫星二十七号A/B星
“中国制造”在全球产业变局中释放新价值
民心可鉴,全球对华好感度持续攀升
陈茂波:香港离岸人民币业务枢纽发展迎来新里程
“维港纽带创科基金”在港签约 首批项目聚焦硬科技
超280个品牌将亮相第三届“香港好物节”
击剑世锦赛:中国香港队夺男花团体银牌 创造团体赛最好成绩
AI需求驱动 香港6月商品出口货值同比增53.4%
委内瑞拉地震死亡人数升至3342人
杭台高铁温玉段开始试运行
风沙渐远 生机绵长——“三北”工程攻坚一线观察
三江源:护万里清流 守中华水塔
落实《新城市议程》 中国推动城市可持续发展实践成果发布
最高人民法院发布涉军维权司法典型案例
最高检印发《人民检察事业发展“十五五”规划》
法治中国建设成果丰硕 为经济社会高质量发展保驾护航
第四届发展中国家与国际法论坛在京举行
最高法发布4件依法惩治渎职犯罪典型案例
云南丘北:万寿菊迎丰收
昔日盐碱地蝶变万亩良田
“黑土粮仓”开启农田“空中护航”
山东:“农家书屋+”赋能乡村振兴
广西南宁:黄皮果喜丰收
“超慢跑”火了,不累还能“暴击”内脏脂肪!还没试过就亏大了
国家卫生健康委关于修改和废止部分部门规章的决定(附解读)
发现甲状腺结节该怎么办?中医教您整体调理,改善结节状况
从中年“一身病”到74岁无“三高”,他坚持了这3件事!
国家卫生健康委就介绍“食品安全与营养健康 ”有关情况举行新闻发布会(文字实录)
前沿科技 查看更多>>
开辟脑机接口“通信带宽”增强新范式
长六改火箭成功发射通信技术试验卫星二十七号A/B星
知识产权大国地位更加巩固
国家数据局:鼓励基于词元应用的商业模式创新
全球首部智能体安全强制性国家标准正式立项
健康生活 查看更多>>
智慧病房加速落地 行业标准有待统一
卫星互联网组网提速 业界期待加快商业闭环
AI剧集频登电视“大屏”,释放什么信号
资本抢滩“量子”赛道 合肥凭何成“主场”
新一代通信网加速构建“数字新底座”
实用技术 查看更多>>
中国AI模型促使美国业界更重视开源生态
零碳工厂建设避免标签化
邮政业“十五五”规划发布 2030年快递业务收入达2万亿元
2026数博会将聚焦“词元”主题
带着上下游,人形机器人加速跑起来
科普博览 查看更多>>
量子科技,未来不可限“量”
雷雨天能给新能源车充电吗
到2025年底我国IPv6活跃用户数达8.69亿
工信部:深入推进“车路云一体化”生产准入和通行试点
新一代通信网不仅是网络简单升级
字里安阳日日新
墨西哥阿尔万山遗址
墨西哥瓦哈卡州:魔幻动物木雕工坊
御窑问迹:窑火何以生生不息
北京中轴线各遗产点庆祝申遗成功两周年
快看 大学录取通知书还能这么用
吴松全任东北师范大学党委书记
践行助学承诺 兰州大学构建多维资助体系护航学子求学路
云南西双版纳:自然研学受青睐
清华附中卫冕全国青少年校园足球联赛高中组冠军
逆势翻盘 柯洁再夺中国围棋王中王赛冠军
斯诺克上海大师赛:赵心童、吴宜泽晋级八强
女排亚锦赛分组确定 冠军直通洛杉矶奥运会
中国男篮再胜喀麦隆队 三场全胜结束国际团结杯
中超综合:成都蓉城四连平继续领跑
久久为功保护林草资源
革命圣地延安迎来暑期旅游热
中国最北群岛的候鸟之约——长山群岛跻身世界自然遗产启示录
甘肃肃南:山乡盛会引八方游客
别让“小而美”文旅滑向“小而同”