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美国开发无创脑机接口技术可让受试者用意念控

  当人类思考运动时,大脑运动皮层中的神经元会产生微小的电流,如果思考的运动不同,激活的神经元也不同。通过传感器收集这种电流,再使用信号处理和机器学习技术等,就可将受试者的意念转化为机器臂的实际行动。

  脑机接口技术的原理是,当人类思考运动时,大脑运动皮层中的神经元会产生微小的电流,如果思考的运动不同,激活的神经元也不同。通过传感器收集这种电流,再使用信号处理和机器学习技术等,就可以将受试者的意念转化为机器臂的实际行动。

  近日,美国一个科研团队开发出一种可与大脑无创连接的脑机接口,能让人用意念控制机器臂连续、快速运动,其效果接近于过去需要在脑部植入传感器的有创脑机接口。研究人员提出一种基于连续追踪模式的训练框架,并通过“源成像技术”提高对想象运动连续追踪的解码精度,实现了一种效果较好的无创脑机接口系统。

  使用这种系统的受试者,只需佩戴一顶可测量脑电波的帽子,并想象移动手臂,就可以让与系统相连的机器臂随意念而动,能让机器臂追逐屏幕上的光标。这种无创脑机接口的效果,已接近了过去一些需要在脑部植入传感器的有创脑机接口。

  研究团队计划进一步发展这种无创脑机接口技术,希望在未来实现对人体义肢更加准确和连续的控制,以帮助那些因中风等原因而失去运动能力的人。

  近年来,国际科学界和产业界都对脑机接口技术进行了关注和投入。此前,美国匹兹堡大学、加州理工大学等研究团队均通过植入式脑机接口技术,让残障人士控制机械手。在中国,浙江大学、复旦大学等多所高校也在这一领域持续进行了多年探索。在二○一四年,浙江大学团队已通过在志愿者大脑内植入皮层脑电微电极,实现“意念”控制机械手完成“石头、剪刀、布”手指运动。

  早前,由浙江大学求是高等研究院“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的脑机接口技术,可让四肢瘫痪人士用大脑直接控制机械手臂,完成握手、饮食、玩麻将等复杂动作。

  抓、握、移……这些动作背后是信号发送、传输和译码等一系列复杂的过程。脑机接口就是在大脑和假肢等外部设备之间建立一条直接传输大脑指令的信道。在脊髓及运动神经渠道损坏,但大脑皮层功能尚健全的情况下,让大脑直接控制外部设备。

  据了解,该项研究于2019年8月经过浙大二院医院伦理委员会批准,并得到志愿者和家属的知情同意后开始进行。结果表明,老龄患者能够利用植入式脑机接口进行复杂而有效的运动控制。这项成果将有助于肢体瘫痪患者进行运动功能重建,从而提高生活质量,未来也将在辅助运动、功能重建、老年机能增强等更多领域产生积极影响。

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