大部分現(xiàn)有腦機接口系統(tǒng)只能使用一到兩個傳感器進(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)百個極微小的大腦傳感器的活動。該成果朝著腦機接口的新概念形態(tài)邁出了關(guān)鍵一步。相關(guān)研究近日發(fā)表在英國《自然·電子學(xué)》雜志上。
腦機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或交流能力。腦機接口系統(tǒng)依賴于植入式傳感器，這些傳感器負(fù)責(zé)記錄大腦中的電信號，再借助信號驅(qū)動計算機或機械假肢等外部設(shè)備。當(dāng)前大多數(shù)腦機接口系統(tǒng)使用一到兩個傳感器對最多數(shù)百個神經(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，包括美國布朗大學(xué)、貝勒大學(xué)等機構(gòu)工程師在內(nèi)的研究團(tuán)隊向著腦機接口的未來新形態(tài)邁出了關(guān)鍵一步。新研發(fā)的系統(tǒng)采用獨立的無線微型神經(jīng)傳感器組成協(xié)調(diào)網(wǎng)絡(luò)，每個傳感器大約只有一粒鹽的大小，可記錄并刺激大腦活動。這些被稱為“神經(jīng)谷?！钡膫鞲衅鳎軌颡毩⒂涗浻杉ぐl(fā)神經(jīng)元產(chǎn)生的電脈沖，并將信號無線發(fā)送至體外集線器進(jìn)行協(xié)調(diào)與處理。
實驗中，研究團(tuán)隊展示了使用48個“神經(jīng)谷?！眰鞲衅鞒晒τ涗泧X動物神經(jīng)活動的重大成果。這些“谷?！狈胖迷趧游锏拇竽X皮層上，成功記錄了與自發(fā)大腦活動相關(guān)的特征性神經(jīng)信號，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“神經(jīng)谷粒”。團(tuán)隊希望其最終可協(xié)調(diào)數(shù)千個“神經(jīng)谷粒”，為人們提供一個從未見過的大腦活動“圖景”。
研究人員表示，腦機接口領(lǐng)域的一大挑戰(zhàn)就是設(shè)計出方法來探測大腦中盡可能多的點。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，從而對大腦工作方式產(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
這項成果表面上實現(xiàn)了兩大技術(shù)突破：其一是可以檢測、放大信號，但卻是足夠小的特殊電子設(shè)備；其二是一個可以接收信號的體外集線器。但實際上，這是一次真正的多學(xué)科挑戰(zhàn)——其過程必須匯集電磁學(xué)、射頻通信、電路設(shè)計、制造和神經(jīng)科學(xué)方面的專業(yè)知識，才能完成對“神經(jīng)谷?！钡脑O(shè)計和操作?，F(xiàn)階段，要使這個完整的系統(tǒng)走入現(xiàn)實其實還有很多工作要做，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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