大部分現(xiàn)有腦機(jī)接口系統(tǒng)只能使用一到兩個(gè)傳感器進(jìn)行采樣，而最新出現(xiàn)的神經(jīng)界面系統(tǒng)，可協(xié)調(diào)數(shù)百個(gè)極微小的大腦傳感器的活動(dòng)。該成果朝著腦機(jī)接口的新概念形態(tài)邁出了關(guān)鍵一步。相關(guān)研究近日發(fā)表在英國(guó)《自然·電子學(xué)》雜志上。
腦機(jī)接口作為一種新興的輔助設(shè)備，有朝一日可能將幫助大腦或脊髓受損的患者重新獲得行動(dòng)或交流能力。腦機(jī)接口系統(tǒng)依賴(lài)于植入式傳感器，這些傳感器負(fù)責(zé)記錄大腦中的電信號(hào)，再借助信號(hào)驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)或機(jī)械假肢等外部設(shè)備。當(dāng)前大多數(shù)腦機(jī)接口系統(tǒng)使用一到兩個(gè)傳感器對(duì)最多數(shù)百個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行采樣，但神經(jīng)科學(xué)家們一直希望能通過(guò)更多傳感器、從更大規(guī)模的腦細(xì)胞群中收集數(shù)據(jù)。
此次，包括美國(guó)布朗大學(xué)、貝勒大學(xué)等機(jī)構(gòu)工程師在內(nèi)的研究團(tuán)隊(duì)向著腦機(jī)接口的未來(lái)新形態(tài)邁出了關(guān)鍵一步。新研發(fā)的系統(tǒng)采用獨(dú)立的無(wú)線(xiàn)微型神經(jīng)傳感器組成協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)傳感器大約只有一粒鹽的大小，可記錄并刺激大腦活動(dòng)。這些被稱(chēng)為“神經(jīng)谷?！钡膫鞲衅?，能夠獨(dú)立記錄由激發(fā)神經(jīng)元產(chǎn)生的電脈沖，并將信號(hào)無(wú)線(xiàn)發(fā)送至體外集線(xiàn)器進(jìn)行協(xié)調(diào)與處理。
實(shí)驗(yàn)中，研究團(tuán)隊(duì)展示了使用48個(gè)“神經(jīng)谷粒”傳感器成功記錄嚙齒動(dòng)物神經(jīng)活動(dòng)的重大成果。這些“谷?！狈胖迷趧?dòng)物的大腦皮層上，成功記錄了與自發(fā)大腦活動(dòng)相關(guān)的特征性神經(jīng)信號(hào)，且數(shù)據(jù)表明，系統(tǒng)的當(dāng)前配置可以支持多達(dá)770個(gè)“神經(jīng)谷?！?。團(tuán)隊(duì)希望其最終可協(xié)調(diào)數(shù)千個(gè)“神經(jīng)谷?！?，為人們提供一個(gè)從未見(jiàn)過(guò)的大腦活動(dòng)“圖景”。
研究人員表示，腦機(jī)接口領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)就是設(shè)計(jì)出方法來(lái)探測(cè)大腦中盡可能多的點(diǎn)。他們認(rèn)為，有朝一日人們將能夠以前所未有的細(xì)節(jié)記錄大腦信號(hào)，從而對(duì)大腦工作方式產(chǎn)生新的認(rèn)知，為大腦或脊髓損傷的人提供全新治療方法。
總編輯圈點(diǎn)
這項(xiàng)成果表面上實(shí)現(xiàn)了兩大技術(shù)突破：其一是可以檢測(cè)、放大信號(hào)，但卻是足夠小的特殊電子設(shè)備；其二是一個(gè)可以接收信號(hào)的體外集線(xiàn)器。但實(shí)際上，這是一次真正的多學(xué)科挑戰(zhàn)——其過(guò)程必須匯集電磁學(xué)、射頻通信、電路設(shè)計(jì)、制造和神經(jīng)科學(xué)方面的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，才能完成對(duì)“神經(jīng)谷?！钡脑O(shè)計(jì)和操作。現(xiàn)階段，要使這個(gè)完整的系統(tǒng)走入現(xiàn)實(shí)其實(shí)還有很多工作要做，但至少最關(guān)鍵的一步，科學(xué)家們已經(jīng)邁出。
（責(zé)任編輯：蔡文斌）
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