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超声波脑机接口，能够用思维控制电脑
- by wittx 2023-12-09
脑机接口在今年跟AI一样进入不可思议的时刻，不只是越多厂商加入人体试验，在技术上的突破，科学家们试图减少人体手术的风险和损伤而有了进展。 你能想象通过超声波的脑机接口，即可通过大脑思维就能极小延迟的控制电脑，这样许多患有神级系统疾病或者是大脑损伤的人获得更安全和有效的体验。 最近，来自美国加州理工学院的研究人员开发了一种全新的大脑机器接口（BMI）技术，利用功能性超声波（fUS）实现思维控制设备。这种新的BMI系统可以读取大脑活动，利用机器学习解析其含义，并以极小的延迟时间控制电脑。该研究由理查德·安德森（Richard Andersen）和米哈伊尔·夏皮罗（Mikhail Shapiro）领导，展示了fUS技术在帮助瘫痪患者通过思维控制假肢设备方面的潜力。 传统上，BMI需要进行侵入性手术，植入电极到大脑以读取神经活动。然而，fUS技术提供了一种非侵入性的替代方案。超声波成像通过发射高频声波脉冲，并测量声波在不同组织类型中的回音。通过在颅骨中安装一个透明的“窗口”，研究人员可以使用超声波对大脑进行成像。 该研究使用fUS技术测量特定脑区的血流变化。随着神经元活动的变化，它们对氧等代谢资源的利用也会发生变化。这些资源通过血液供应，这是功能性超声波的关键。通过测量血流变化，研究人员能够记录到仅有100微米宽的微小脑活动变化。 研究重点关注后顶叶皮层（PPC），这是负责计划和执行运动的区域。研究人员训练非人类灵长类动物思考执行特定任务，例如将手移动到屏幕上的光标位置或将眼睛移动到屏幕上的特定位置。基于fUS的BMI成功解码了PPC的计划活动，并生成控制信号将光标准确移动到预定的位置。 fUS基于BMI的一个重要优势是不需要每天重新校准，这与其他BMI不同。这消除了使用前繁琐的重新校准过程。研究人员在将光标移动到八个径向目标时，平均误差不到40度。 下一步，研究团队计划研究这种技术在人类中的表现，并进一步发展fUS技术以实现三维成像，以提高准确性。该研究的结果已发表在《自然神经科学》杂志上。 利用fUS技术开发的这种在线BMI技术代表了大脑机器接口领域的一项重大突破。它在通过思维控制假肢设备方面帮助瘫痪患者的潜力为提升运动能力和独立性提供了有希望的未来。
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