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“脑后插管”技术并不遥远:瘫痪病人可用意念控制鼠标

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[日期:2017-02-23]    来源:  作者:

  新浪科技讯 北京时间223日上午消息,斯坦福大学和日内瓦大学的两项研究表明,脑机界面已经取得了快速进步。尽管我们可能无法在短期内利用这样的系统取代鼠标和键盘,但这种仍处在发展初期的技术却展现出革命性的意义,尤其是对残疾人。

 

  第一项研究来自斯坦福大学,这是一种经过改进的微电极阵列和电脑系统,可以让瘫痪病人使用电脑屏幕上的光标。

 

  这种尺寸跟小儿阿司匹林相仿的阵列有100个电极,可以监控用户的神经元。它会插入运动皮制,用户只要想象自己正在移动手臂,便可调整光标。只需要进行很少的训练,有的患者便可在无需帮助的情况下每分钟输入几十个字符,速度超过现有系统。

 

  “这项研究实现了迄今为止最快的速度和精度,达到以往的3倍。”斯坦福工程教授、该报告的联合作者克里施纳·舍诺伊(Krishna Shenoy)说。

 

  这项研究的目的显然提升瘫痪病人的沟通速度,同时简化设置流程。不过,能够通过大脑更简单、更精确地移动屏幕上的光标,同样可以简化与常规电脑的互动方式。所以,除了简单的文本输入外,还可以借此完成看网页、玩游戏等任务。

 

  “这是一项安全性和可行性研究。”斯坦福大学教授、该报告的联合作者加米·亨德森(Jaimie Henderson)说,“但我很有信心,在不远的将来可以有这样一套能够应用于实践的系统,为瘫痪病人提供帮助。”

 

 

  该研究已经发表在《eLife Sciences》上。

 

  除此之外,日内瓦大学的一个团队也开发了一种脑机界面,不仅可以让人们控制光标,还能将相应的信号反馈给大脑。

 

 

  困难在于,脑机界面虽然可以通过大脑读取信息,然后让人通过视觉确认由此产生的活动(移动仿生手臂或选择屏幕上的文字)。但如果是真的胳膊,还会包含定位数据,也就是我们所说的本体感,包括关节弯曲多少和手臂上升多少。虽然有一些研究已经开始着手制作这类反馈,但这项研究却采用了更简单的流程。

 

  研究人员使用基于光学的显微镜来观察老鼠大脑中的一系列细胞。当老鼠使用研究人员选择的特定神经元时(它并不控制任何东西,但却可以想象它打开了电灯或移动了胳膊),便会获得奖励,并在感觉皮层施加一个脉冲反馈。

 

  这项研究发现,老鼠的确可以将人造感觉与研究人员选定的特定神经元的活动关联起来,形成一种原始但却可以发挥作用的反馈回路。

 

  人类肯定不能通过基因治疗实现神经元的光敏特性。这项研究所处的阶段比斯坦福的研究还要初步,但却表明这种基础的设置的确能够奏效,而且可以通过改进应用到人类身上。只要建立一些反馈回路,便可在闭上眼睛的情况下大致了解人造手臂的位置。

 

  该论文已经发表在《神经元》期刊上。(书聿)

 

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