科研人員開發出突破性大腦植入物:能以高保真度無線傳輸信號

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據外媒報道,跟人腦相連的機器能夠收集和解釋人腦的電信號,它的潛力可謂非常廣泛–從讓癱瘓的人控制機器人假肢到補充人類智能使其跟上人工智慧的步伐。BrainGate項目背後的團隊現在展示了一種無線版腦機介面(BCI)技術,該技術可以在跟有線系統相當的帶寬下讀取和傳輸神經信號,這為神經科學研究和病人護理帶來了令人鼓舞的新可能性。

BCI背後的想法是監測大腦中發生的電活動並解碼其跟用戶的想法和意圖之間的關係。比如通過識別一個特定的大腦活動模式跟一個癱瘓的人想要舉起右手的願望相關聯,腦機介面可以把它轉換成一個指令從而讓假肢執行該動作。

相信大家已經看到不少這類系統令人興奮的進展。他們通過意念控制外骨骼來踢足球、四肢癱瘓的女性可以喝咖啡甚至截癱患者可以體驗到觸覺。

BrainGate背後的團隊則由來自美國多所大學和研究機構的科學家組成,幾十年來他們一直是這項技術的先鋒。然而這項技術的一個主要的障礙是,為了讓腦機介面能收集真正有意義的大量的實時數據,設備需要被植入到大腦並跟電腦系統連接以解碼信號,而不是通過對頭骨和組織的層層監控活動以實現無創。

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這正是伊隆·馬斯克的Neuralink創業公司背後的動機,該公司旨在開發一種可通過無線方式完成這項工作的腦機介面。BrainGate的研究小組現在則稱他們的最新系統已經做到了這一點,他們表示這是第一個能夠傳輸皮質內感測器記錄的全頻譜信號的設備。

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該系統由植入大腦運動皮層的200個電極組成,其可以以每秒48兆比特的速度將神經信號傳輸到用戶頭頂的無線發射機。該系統的電池壽命為36小時,在兩名癱瘓參與者的幫助下進行演示。在後面的試驗中,他們能夠連續使用該系統長達24小時以及在平板電腦上指向、點擊和打字。

「我們已經證明,這種無線系統在功能上相當於多年來一直作為BCI性能黃金標準的有線系統,」來自布朗大學工程學助理教授、該研究的論文主要作者John Simeral說道,「信號以相近的保真度記錄和傳輸,這意味著我們可以使用跟有線設備相同的解碼演算法。唯一的區別是,人們不再需要被綁在我們的設備上,這就為系統的使用帶來了新的可能性。」

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除了改善癱瘓的患者的生活質量,這個新設備還將可以作為一個神經學家試圖更好地了解大腦活動的有力工具,而這將能帶來更加先進的腦機介面的軌道。

「我們想要了解神經信號是如何隨著時間進化的。有了這個系統,我們能夠在家長期觀察大腦活動,這在以前幾乎是不可能的。這將幫助我們設計解碼演算法,為癱瘓患者提供無縫、直觀、可靠的通信和行動恢復,」布朗大學的工程學教授Leigh Hochberg說道。

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