发布时间：2024-07-25 16:29:06 栏目：生活
脑机接口 (BCI) 对患有各种神经系统疾病的人具有巨大潜力，但无论是侵入式还是非侵入式，实施之路都是漫长而微妙的。卡内基梅隆大学的何斌 (Bin He) 非常热衷于改进非侵入式 BCI，他的实验室使用创新的脑电图 (EEG) 可穿戴设备来突破可能的界限。在一项针对 25 名人类受试者的研究中，该团队首次成功整合了一种新型聚焦超声刺激，实现了双向 BCI，该 BCI 使用机器学习对脑电波进行编码和解码。这项工作开辟了一条新途径，通过刺激目标神经回路，不仅可以显着提高信号质量，还可以显着提高整体非侵入式 BCI 性能。
非侵入式脑机接口因其便宜、安全且几乎适用于所有人的优点而受到称赞，但由于信号是通过头皮而不是大脑内部记录的，低信号质量会带来一些限制。何氏团队正在探索提高非侵入式脑机接口有效性的方法，并随着时间的推移，使用深度学习方法来解码个人的想法，然后帮助控制光标或机械臂。
何教授研究小组在《自然通讯》杂志上发表的最新研究中证明，通过聚焦超声进行精确的非侵入性神经调节，可以改善 BCI 的通信性能。
卡内基梅隆大学生物医学工程教授何斌解释说：“这篇论文报告了非侵入式 BCI 的一项突破，即通过整合一种新型聚焦超声刺激来实现双向 BCI 功能。使用一种通信假肢，25 名人类受试者使用 BCI 拼写器拼写出像“卡内基梅隆”这样的短语。我们的研究结果表明，添加聚焦超声神经调节显著提高了基于 EEG 的 BCI 的性能。它还提高了 θ 神经振荡，从而增强了注意力，并提高了 BCI 性能。”
具体来说，BCI 拼写器是一个 6x6 的视觉运动辅助工具，其中包含非说话者通常用于交流的完整字母表。在 He 的研究中，受试者戴上 EEG 帽，只需看字母，就能产生 EEG 信号来拼写所需的单词。当将聚焦超声波束外部应用于大脑的 V5 区域(视觉皮层的一部分)时，受试者的非侵入式 BCI 性能大大提高。与以前的使用(包括纯处理和解码记录信号)相比，神经调节集成的 BCI 主动改变了神经回路的参与度，以最大限度地提高 BCI 性能。
美国国立卫生研究院 (NIH) 的“通过先进创新神经技术开展脑研究®”计划 (BRAIN Initiative®) 项目主任 Grace Hwang 博士表示：“自成立以来，BRAIN 计划已支持了 60 多个超声波项目。这项独特的非侵入式记录和调制技术的应用扩展了工具包，对帮助患有沟通障碍的人具有潜在的可扩展影响。”
在这一发现之后，何氏实验室正在进一步研究聚焦超声神经调节在视觉系统之外对大脑的优点和应用，以增强非侵入式 BCI。他们还旨在开发更紧凑的聚焦超声神经调节装置，以便更好地与基于 EEG 的 BCI 集成，并集成 AI 以继续提高整体系统性能。
“这是我一生的兴趣，我永远不会放弃，”何强调道。“努力改进无创技术很困难，但我坚信，如果我们能找到一种方法让它发挥作用，每个人都会受益。我会继续努力，总有一天，无创救生技术将走进千家万户。”
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