1999年，BCI 国际会议对 BCI 含义进行了界定，即“脑机接口技术是一种不依赖于正常的由外周神经和肌肉组成的输出通路的通讯系统”，它绕开了外周神经和肌肉组织，直接为大脑提供一种新的信息交流和控制通路，为那些不能通过说话或肢体动作来表达想法或操作设备的人提供一种与外界环境进行交流和沟通的途径。

脑机接口，有时也称作“大脑端口”direct neural interface或者“脑机融合感知”brain-machine interface，它是在人或动物脑（或者脑细胞的培养物）与外部设备间建立的直接连接通路。在单向脑机接口的情况下，计算机或者接受脑传来的命令，或者发送信号到脑（例如视频重建），双向脑机接口允许脑和外部设备间的双向信息交换。

对脑机接口的研究已持续了超过40年。20世纪90年代中期以来，从实验中获得的此类知识显著增长。在多年来动物实验的实践基础上，应用于人体的早期植入设备被设计及制造出来，用于恢复损伤的听觉、视觉和肢体运动能力。研究的主线是大脑不同寻常的皮层可塑性，它与脑机接口相适应，可以像自然肢体那样控制植入的假肢。在当前所取得的技术与知识的进展之下，脑机接口研究的先驱者们可令人信服地尝试制造出增强人体功能的脑机接口，而不仅仅止于恢复人体的功能。这种技术在以前还只存在于科幻小说之中。

大脑由成千上亿个神经元构成，并且每个神经元之间都相互连接，刺激信号在神经元之间传递，最 终形成神经冲动。在产生神经冲动的过程中，大脑神经系统的电磁活动会发生相应的变化，并体现出某种节律和空间分布的特征。因此可利用传感器采集并放大这些神经电生理信号，可以收集到头皮脑电信号、皮层脑电信号和局部场电位。脑机接口技术正是通过采集脑电信号，并对其进行预处理、特征提取和模式识别一系列步骤来完成信号处理，破解大脑状态或意图，将处理后的信息编码并转化为具体指令，以此来控制外部设备应用，实现信息交流、运动辅助和功能恢复等，最终又将神经反馈信号传输给人脑，完成通信系统的闭环处理。

按照系统采集信号方式的不同，脑机接口技术可分为侵入式脑机接口和非侵入式脑机接口。侵入式 脑机接口需采用神经外科手术方法将微电极阵列植入大脑，实时记录大脑神经群体活动信号，从神经信 号中解码出活动意图，利用解码出的信号控制外设。侵入式脑机接口主要用于重建特殊感觉（例如视觉）以及瘫痪病人的运动功能。此类脑机接口通常直接植入到大脑的灰质，该方法采集的大脑神经元上的脑电信号具有较高的精度，而且噪声较小。缺点是无法保证脑内的电极长时期地保持结构和功能的稳定，而且将电极植入脑皮层内存在安全问题，比如容易引发免疫反应和愈伤组织（疤），进而导致信号质量的衰退甚至消失。

非侵入式脑机接口通过头皮穿戴设备从头部表面记录大脑活动，无需手术和设备植入。比较具有代 表性的技术有：经颅直流电刺激、经颅磁刺激和经颅超声刺激，这些经颅刺激手段较为安全，减少脑部 手术风险，可用于治疗多种神经系统疾病，更可用于探索双向脑机接口和脑脑接口系统。用这种方法记录到的信号被用来加强肌肉植入物的功能并使参加实验的志愿者恢复部分运动能力。虽然这种非侵入式的装置方便佩戴于人体，但是由于颅骨对信号的衰减作用和对神经元发出的电磁波的分散和模糊效应，记录到信号的分辨率并不高。这种信号波仍可被检测到，但很难确定发出信号的脑区或者相关的单个神经元的放电。但由于非侵入式方法测量的是头皮表面的脑电信号，通过将电极贴附在头皮上，就可直接获得人大脑活动产生的脑电信号，所以具有易采集、无创性等特点。

2020年1月，浙江大学对外宣布“双脑计划”重要科研成果，求是高等研究院“脑机接口”团队与浙江大学医学院附属第二医院神经外科合作完成国内第一例植入式脑机接口临床研究，患者可以完全利用大脑运动皮层信号精准控制外部机械臂与机械手实现三维空间的运动，同时首 次证明高龄患者利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制的可行性。

2012年，浙大求是高等研究院“脑机接口”团队在名叫“建辉”的猴子大脑中植入微电极阵列，成功破译了猴子的神经信号，识别并完成了抓、勾、握、捏四种不同的手部动作。

2014年，浙大团队在人脑皮层表面植入微电极，在国内首次让机械臂做出“石头、剪刀、布”的手指运动。

从大鼠脑部的“动物导航系统”到实现这四个最简单不过的动作，研究团队花了5年时间；而从四肢健全活蹦乱跳的猴子到高位截瘫年过七旬的人类，又用了7年时间。