Brain-Computer-Interfaces (BCIs) mit einer längeren Geschichte in Science-Fiction (seit den 1950er Jahren) und in Forschung und Tiermodellen (seit den 1970er Jahren) als praktische Implantate für den Menschen (1990er Jahre). Eine Gehirn-Computer-Schnittstelle verbindet ein menschliches Gehirn direkt mit einem Computer, wo neuronale Signale interpretiert und verwendet werden, um Aufgaben wie die Manipulation einer Maus auszuführen. So kann ein gelähmter Patient allein im Internet surfen oder sogar eine Armprothese allein bewegen.
Gesunde Menschen können sogar nicht-invasive Gehirn-Computer-Schnittstellen als andere Art von Computer-Eingabegeräten wie eine Maus oder eine Tastatur verwenden, obwohl diese Technologie noch nicht kommerzialisiert werden muss. Gehirn-Computer-Schnittstellen können auch Informationen an das Gehirn zurücksenden, indem sie beispielsweise den visuellen Kortex mithilfe von Elektroden stimulieren, um eine von einer externen Videokamera aufgenommene Szene zu „sehen“, so dass blinde Patienten wieder sehen können, wenn auch bei weitem nicht perfekt.
Mehrere Technologien wurden erfolgreich eingesetzt, um grundlegende Signale aus dem Gehirn und in einen Computer zu übertragen. Diese sind in invasive BCIs unterteilt, bei denen Elektroden in die graue Substanz des Gehirns implantiert werden; teilweise invasive BCIs, die in den Schädel implantiert werden, aber nur auf der Oberseite des Gehirns aufliegen; und nicht-invasive BCIs, bei denen Kunststoffgeräte verwendet werden, die wie eine Duschhaube über den Kopf gleiten. Im Allgemeinen gilt: Je invasiver der BCI, desto mehr Narbengewebe, mögliche Komplikationen und Kosten, aber desto größer die Auflösung der Eingabe und Ausgabe.
Beginnend mit Implantaten bei Ratten in den frühen 90er Jahren wurden Gehirnimplantate entwickelt, die die Steuerung externer Manipulatoren oder Cursors ermöglichten. Affen waren die nächsten, die die Implantate bekamen, und die Spezies ist auch heute noch das Ziel der anspruchsvollsten BCI-Forschung. Der große Meilenstein für den Menschen kam 1998, als einem Patienten namens Johnny Ray, der aufgrund eines Schlaganfalls am Hirnstamm ein „Locked-in-Syndrom“ erlitt, ein Implantat erhielt und nach mehrwöchigem Training damit manipulieren konnte einen Cursor und buchstabieren Wörter. Dies war eine transformative Erfahrung für den Patienten: Ohne das Implantat wäre er völlig kontaktlos mit der Außenwelt, nur in der Lage, bis zum Tod in Ruhe zu beobachten und zu reflektieren. Das BCI öffnete einen Kommunikationskanal und verbesserte die Lebensqualität der Patienten ins Unermessliche.
Im Jahr 2002 erhielt Jens Naumann, ein im Erwachsenenalter erblindeter Mann, als erster von 16 zahlenden Patienten ein Sehimplantat von William Dobelle, einem Pionier auf diesem Gebiet. Die Miniaturisierung von Computern und Qualitätskameras machte es zu diesem Zeitpunkt möglich, das Implantat ohne Anschluss an einen großen Mainframe zu installieren, wie es bei früheren Versuchen in diese Richtung erforderlich war. Das Implantat bot nur Schwarz-Weiß-Sehen bei relativ langsamer Bildrate, reichte aber aus, um dem Patienten ein langsames Autofahren auf dem Parkplatz des Forschungsinstituts zu ermöglichen. Dies war die erste echte Kommerzialisierung von Gehirn-Computer-Schnittstellen.
2005 gelang es dem Tetraplegiker Matt Nagle als erster Mensch, eine Armprothese mit einem Hirnimplantat zu steuern, das von der Firma Cyberkinetics Neurotechnology unter dem Produktnamen BrainGate entwickelt wurde. Cyberkinetics Neurotechnology ist immer noch bestrebt, das erste Unternehmen zu sein, das BCIs in großem Umfang an die Öffentlichkeit bringt.