• 超声波「读心术」,读懂恒河猴的想法,无需开颅植入电极

    2021-03-29 15:32:17 | 热度:

  •  当你浏览这篇文章的时候,你的大脑里发生了什么?换句话说,你大脑的哪些区域是活跃的,哪些神经元正在与其他神经元交流,它们在向你的肌肉发送什么信号?

    编者按:本文来自微信公众号“新智元”(ID:AI_era),来源:外媒,编辑:LQ;

    将神经活动映射到相应的行为是神经科学家开发脑机接口(BMI)的一个主要目标: BMI可以读取和解释大脑活动,并将指令传输到计算机或机器。

    虽然这看起来像是科幻小说,但是现有的BMI可以做到,例如,为瘫痪的人连接机械臂,BMI可以解释人的神经活动和意图,并相应地移动机械臂。

    但是,这些设备需要通过脑外科手术植入设备来读取神经活动。

    现在,研究人员已经研发出了一种「创口更小」的方法。他们利用「超声波成像技术」来预测猴子的眼睛或手的活动,这些信息可以生成指令指挥机械臂或计算机光标。

    如果未来这种方法继续得到改进,那对于安装「假肢」的病人来说就是一种福音,他们就无需用植入大脑的设备来控制假肢。

    「作为应用于脑机接口的新技术,超声波自这项研究开始一举成名,这非常了不起。」斯坦福大学的神经科学家Krishna Shenoy这样评价。

    神经科学家 Krishna Shenoy

    超声波读取大脑信息,无需大脑植入设备

    一直以来,医生利用超声检查来获得我们内脏的图像——通过传感器将超声波脉冲信号发送到人体内,这些信号反射回来指示不同组织和液体之间的界限。

    大概十年前,研究人员发现了一种方法——把超声波适用于「脑成像」。

    这种方法被称为功能性超声(functional ultrasound,fUS),与传统的超声相比,功能性超声使用一个宽而平的声平面来代替一个狭窄的声束来更快地捕获一个大的区域。

    像功能性磁共振成像(fMRI)一样,功能性超声检测血液流动的变化,显示神经元何时处于活跃状态,何时消耗能量。但是功能性超声创建的图像比fMRI分辨率高得多,而且检测者也不需要躺在一个昂贵且笨重的扫描仪中。

    侵入式的脑机接口已经可以让那些由于神经损伤或疾病而丧失运动能力的人恢复运动。

    不幸的是,只有极少数严重瘫痪的人才有资格并且愿意在他们的大脑中植入电极。

    功能性超声是一种新方法,可以在不损伤大脑组织的情况下记录详细的大脑活动。

    「我们挑战了超声神经成像的极限,并为它能够预测运动而激动不已。最令人兴奋的是,这是一项具有巨大潜力的技术,只是我们为更多人带来高性能、低侵入性 BMI 的第一步。」该研究论文一作之一Sumner Norman表示。

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