Διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή (BCI) με μεγαλύτερη ιστορία στην επιστημονική φαντασία (από τη δεκαετία του 1950) και στην έρευνα και σε ζωικά μοντέλα (από τη δεκαετία του 1970) από τα πρακτικά εμφυτεύματα για ανθρώπους (δεκαετία 1990). Μια διεπαφή εγκεφάλου-υπολογιστή συνδέει έναν ανθρώπινο εγκέφαλο απευθείας με έναν υπολογιστή, όπου τα νευρικά σήματα ερμηνεύονται και χρησιμοποιούνται για την εκτέλεση εργασιών όπως ο χειρισμός ενός ποντικιού. Με αυτόν τον τρόπο, ένας παράλυτος ασθενής μπορεί να σερφάρει στον Ιστό ή ακόμα και να κινήσει έναν προσθετικό βραχίονα μόνο με το μυαλό του.
Οι υγιείς άνθρωποι μπορούν ακόμη και να χρησιμοποιήσουν μη επεμβατικές διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή ως άλλου τύπου συσκευή εισόδου υπολογιστή, όπως ποντίκι ή πληκτρολόγιο, αν και αυτή η τεχνολογία δεν έχει ακόμη κυκλοφορήσει στο εμπόριο. Οι διεπαφές εγκεφάλου-υπολογιστή μπορούν επίσης να στείλουν πληροφορίες πίσω στον εγκέφαλο, για παράδειγμα χρησιμοποιώντας ηλεκτρόδια για να διεγείρουν τον οπτικό φλοιό να «δουν» μια σκηνή που τραβήχτηκε από μια εξωτερική βιντεοκάμερα, επιτρέποντας στους τυφλούς ασθενείς να έχουν ξανά όραση, αν και δεν είναι τέλεια.
Πολλές τεχνολογίες έχουν χρησιμοποιηθεί με επιτυχία για τη λήψη βασικών σημάτων από τον εγκέφαλο και σε έναν υπολογιστή. Αυτά χωρίζονται σε επεμβατικά BCI, όπου τα ηλεκτρόδια εμφυτεύονται στη φαιά ουσία του εγκεφάλου. Μερικώς επεμβατικά BCI, εμφυτευμένα μέσα στο κρανίο αλλά στηρίζονται μόνο στην κορυφή του εγκεφάλου. και μη επεμβατικά BCI, που περιλαμβάνουν πλαστικές συσκευές που γλιστρούν πάνω από το κεφάλι σαν σκουφάκι ντους. Γενικά, όσο πιο επεμβατικό είναι το BCI, τόσο περισσότερος ουλώδης ιστός, πιθανές επιπλοκές και κόστος, αλλά τόσο μεγαλύτερη είναι η ανάλυση εισόδου και εξόδου.
Ξεκινώντας με τα εμφυτεύματα σε αρουραίους στις αρχές της δεκαετίας του ’90, αναπτύχθηκαν εγκεφαλικά εμφυτεύματα που επέτρεπαν τον έλεγχο εξωτερικών χειριστών ή δρομέων. Οι πίθηκοι ήταν επόμενοι να πάρουν τα εμφυτεύματα και το είδος συνεχίζει να είναι ο στόχος της πιο εξελιγμένης έρευνας BCI σήμερα. Το μεγάλο ορόσημο για τους ανθρώπους ήρθε το 1998, όταν ένας ασθενής ονόματι Johnny Ray, ο οποίος υπέφερε από «σύνδρομο κλειδώματος» λόγω εγκεφαλικού επεισοδίου που έπληξε το εγκεφαλικό του στέλεχος, έλαβε ένα εμφύτευμα και μετά από αρκετές εβδομάδες εκπαίδευσης, μπορούσε να το χρησιμοποιήσει για να χειριστεί ένα δρομέα και να συλλαβίζουν λέξεις. Αυτή ήταν μια μεταμορφωτική εμπειρία για τον ασθενή: χωρίς το εμφύτευμα, θα παρέμενε εντελώς ανίκανος να έρθει σε επαφή με τον έξω κόσμο, θα μπορούσε μόνο να παρατηρεί και να στοχάζεται αθόρυβα μέχρι θανάτου. Το BCI άνοιξε ένα κανάλι επικοινωνίας και βελτίωσε αμέτρητα την ποιότητα ζωής του ασθενούς.
Το 2002, ο Jens Naumann, ένας άνδρας που τυφλώθηκε στην ενηλικίωση, έγινε ο πρώτος από τους 16 ασθενείς που πλήρωσαν για να λάβουν ένα εμφύτευμα όρασης από τον William Dobelle, έναν πρωτοπόρο στον τομέα. Μέχρι εκείνη τη στιγμή, η σμίκρυνση των υπολογιστών και των ποιοτικών καμερών κατέστησε δυνατή την εγκατάσταση του εμφυτεύματος χωρίς να απαιτείται σύνδεση σε μεγάλο κεντρικό υπολογιστή, όπως είχε απαιτηθεί σε προηγούμενες προσπάθειες προς αυτή την κατεύθυνση. Το εμφύτευμα πρόσφερε μόνο ασπρόμαυρη όραση με σχετικά αργό ρυθμό καρέ, αλλά ήταν αρκετό για να επιτρέψει στον ασθενή να οδηγεί αργά ένα αυτοκίνητο γύρω από το χώρο στάθμευσης του ερευνητικού ινστιτούτου. Αυτή ήταν η πρώτη πραγματική εμπορευματοποίηση διεπαφών εγκεφάλου-υπολογιστή.
Το 2005, ο τετραπληγικός Matt Nagle έγινε ο πρώτος άνθρωπος που έλεγξε έναν προσθετικό βραχίονα χρησιμοποιώντας ένα εμφύτευμα εγκεφάλου, που αναπτύχθηκε από την εταιρεία Cyberkinetics Neurotechnology με το όνομα προϊόντος BrainGate. Η Cyberkinetics Neurotechnology εξακολουθεί να επιδιώκει να είναι η πρώτη εταιρεία που θα φέρει τα BCI στο κοινό με μεγάλο τρόπο.