科研人员开发出突破性大脑植入物:能以高保真度无线传输信号

2021年04月06日 15:55 次阅读 稿源:cnBeta.COM 条评论

据外媒报道,跟人脑相连的机器能够收集和解释人脑的电信号,它的潜力可谓非常广泛--从让瘫痪的人控制机器人假肢到补充人类智能使其跟上人工智能的步伐。BrainGate项目背后的团队现在展示了一种无线版脑机接口(BCI)技术,该技术可以在跟有线系统相当的带宽下读取和传输神经信号,这为神经科学研究和病人护理带来了令人鼓舞的新可能性。

BCI背后的想法是监测大脑中发生的电活动并解码其跟用户的想法和意图之间的关系。比如通过识别一个特定的大脑活动模式跟一个瘫痪的人想要举起右手的愿望相关联,脑机接口可以把它转换成一个指令从而让假肢执行该动作。

相信大家已经看到不少这类系统令人兴奋的进展。他们通过意念控制外骨骼来踢足球、四肢瘫痪的女性可以喝咖啡甚至截瘫患者可以体验到触觉。

BrainGate背后的团队则由来自美国多所大学和研究机构的科学家组成,几十年来他们一直是这项技术的先锋。然而这项技术的一个主要的障碍是,为了让脑机接口能收集真正有意义的大量的实时数据,设备需要被植入到大脑并跟电脑系统连接以解码信号,而不是通过对头骨和组织的层层监控活动以实现无创。

这正是伊隆·马斯克的Neuralink创业公司背后的动机,该公司旨在开发一种可通过无线方式完成这项工作的脑机接口。BrainGate的研究小组现在则称他们的最新系统已经做到了这一点,他们表示这是第一个能够传输皮质内传感器记录的全频谱信号的设备。

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该系统由植入大脑运动皮层的200个电极组成,其可以以每秒48兆比特的速度将神经信号传输到用户头顶的无线发射机。该系统的电池寿命为36小时,在两名瘫痪参与者的帮助下进行演示。在后面的试验中,他们能够连续使用该系统长达24小时以及在平板电脑上指向、点击和打字。

“我们已经证明,这种无线系统在功能上相当于多年来一直作为BCI性能黄金标准的有线系统,”来自布朗大学工程学助理教授、该研究的论文主要作者John Simeral说道,“信号以相近的保真度记录和传输,这意味着我们可以使用跟有线设备相同的解码算法。唯一的区别是,人们不再需要被绑在我们的设备上,这就为系统的使用带来了新的可能性。”

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除了改善瘫痪的患者的生活质量,这个新设备还将可以作为一个神经学家试图更好地了解大脑活动的有力工具,而这将能带来更加先进的脑机接口的轨道。

“我们想要了解神经信号是如何随着时间进化的。有了这个系统,我们能够在家长期观察大脑活动,这在以前几乎是不可能的。这将帮助我们设计解码算法,为瘫痪患者提供无缝、直观、可靠的通信和行动恢复,”布朗大学的工程学教授Leigh Hochberg说道。

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