《自然》子刊發表美國腦機接口最新技術 可從不穩定情況中自動恢復

當人遭受重大創傷或患有神經系統疾病時，他們有時會失去一些最簡單、最基本能力，比如走路、説話、聽歌。這些人可能可以在腦海中做出某種動作，但無論他們想得多清楚，身體卻無法在現實中實現。

作為一個新興的研究領域，腦機接口系統是這種情況的良好應對方案，通過直接識別腦信號，直接讓設備做出所需的動作，以恢復某些功能。不過到目前為止，由於知識有限，使用這類設備更多是一種負擔，即便是簡單的任務，可能也需要複雜的調整才能實現。

當前，匹茲堡大學和卡耐基梅隆大學的研究人員正對這項技術進行攻關，研究大腦在學習任務時是如何工作的。他們希望幫助接受過神經修復術的截肢患者改善生活，並發表了一系列相關研究結果。

最新一項研究以Stabilization of a brain–computer interface via the alignment of low-dimensional spaces of neural activity(通過調整神經活動的低維空間來穩定腦機接口)為題發表在《自然》子刊《自然-生物醫學工程》雜誌上。

研究團隊開發了從大腦到外部設備的直接通路，使用一種比頭髮還小的電極來記錄神經活動，並將其用於控制算法。

“當受試者形成運動意圖時，它會在電極之間形成某種活動模式，我們將這些活動呈現在電腦屏幕上，”該項目的聯合主管、卡內基梅隆大學神經科學研究所的生物醫學工程教授Steven Chase説，“研究對象會以一種能喚起他們想要的運動的方式來改變他們的神經活動模式。”

在這項新的研究中，研究小組設計了一種技術，通過這種技術，腦-機接口在後台不斷地自我調整，以確保系統始終處於校準狀態，隨時可以使用。

“我們改變了光標移動對神經活動的響應模式，這喚起了學習行為，”匹茲堡大學的EMILY OBY説，“如果我們以某種方式改變這種關係，我們的動物實驗對象就需要產生新的神經活動模式，以再次學會控制光標的移動。這樣做會讓他們進行幾個星期的練習，這樣我們就可以觀察他們學習時大腦是如何變化的。”

該團隊研究中提出的方法能夠從不穩定性中自動恢復，而不需要用户暫停來人工調整系統，這種自校準過程是神經修復學領域追求已久的目標。

“假設出現某種不穩定性巨大，以至於受試者不再能夠控制腦機接口的情況，現有的自校準程序可能會出現困難，而在我們的方法中，我們已經證明它可以在許多情況下從最嚴重的不穩定情況中恢復。”

編譯/前瞻經濟學人APP資訊組

參考資料:

[1]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-04/uop-mob042020.php

[2]https://www.nature.com/articles/s41551-020-0542-9