无创脑机接口效果已接近脑部植入传感器

当人类思考时,大脑运动皮层中的神经元会产生微小的电流,不同的思考活动,激活的神经元也不同。这就是脑机接口技术所依靠的原理。因此,科学家通过传感器收集电流,再使用信号处理和机器学习技术等,就可以将使用者头脑中的意念,转化为机器臂的实际运动。

  近日,在国外人工智能研发前沿领域,有哪些最新研究成果出现呢?来看看以下两则相关简讯。


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  1.无创脑机接口效果已接近脑部植入传感器

  据美国《科学·机器人学》杂志最新一期发表的论文,美国卡内基-梅隆大学科研团队日前开发出一种可与大脑无创连接的脑机接口,能让人用意念控制机器臂连续、快速运动。研究人员表示,这一效果接近于过去需要在脑部植入传感器的有创脑机接口。

  当人类思考时,大脑运动皮层中的神经元会产生微小的电流,不同的思考活动,激活的神经元也不同——这就是脑机接口技术所依靠的原理。因此,科学家通过传感器收集电流,再使用信号处理和机器学习技术等,就可以将使用者头脑中的意念,转化为机器臂的实际运动。

  此次,卡内基-梅隆大学生物医学工程系教授贺斌团队提出一种基于连续追踪模式的训练框架,并通过“源成像技术”,提高对想象运动连续追踪的解码精度,实现了一种效果良好的无创脑机接口系统。

  当使用这一系统时,人们只需佩戴一顶可测量脑电波的帽子,并在脑海中想象自己移动手臂,而无需实际运作手臂,就可以让与系统相连的机器臂随意念而动,并让机器臂追逐屏幕上的光标。

  这种无创脑机接口的效果,已经接近过去一些需要在脑部植入传感器的有创脑机接口。下一步,研究团队计划继续发展这种无创脑机接口技术,以期在不久的将来可以实现对人体义肢更加准确和连续的控制,从而让那些因中风、受伤等原因而丧失运动能力的人得到帮助。

  2.可伸缩纳米线探针技术:让半机器人离我们越来越近

  日前,来自英国萨里大学、美国哈佛大学和韩国延世大学的联合研究团队,最新攻克了制造可伸缩纳米探针阵列的难题,用超小型三维纳米线晶体管探针,记录了人类心脏细胞和初级神经元的内部工作情况。这项研究使机器增强型人类,或科幻小说中所称的半机器人距离现实迈进了一大步。

  从细胞中读取电子活动的能力是许多生物医学程序的基础,如绘制大脑活动图谱和神经修复术等。因此,开发一种用于探查细胞内电生理学的新工具,能够更深入地了解细胞和其组织的网络结构,开拓人机界面研究的新方向。最新研制的这种超小型U型纳米线场效应晶体管探针阵列,能清晰地记录初级神经元的内部活动,并且该设备还具有多通道记录能力。

  研究人员认为,超小型、灵活的纳米线探针可能是一个非常强大的工具,因为它们可以测量具有振幅的细胞内信号,可以与膜片钳技术相媲美。由于该设备具有可伸缩的优点,所以它引起的人体不适比较小,且不会对细胞造成致命损害。通过这项工作,研究人员还清楚地发现尺寸和曲率是如何影响设备内化作用和细胞内信号记录的。

  研究人员指出,未来人与机器之间出现交集是不可避免的。从长远来看,这些探测器将会极大提升人类探索人机界面的能力,最终促进人类研制出先进的高分辨率脑机接口,使半机器人成为现实。

  目前,人们最熟悉的机器增强型人类莫过于钢铁侠,虽然现实技术水平与钢铁侠的装备还有很大距离,但这一方向的研究却不是痴心妄想。美军方很早就开始支持类似的项目,譬如著名的外骨骼机器人,在军用领域具有极大的价值。而今小型灵活的纳米线探针出现,无疑让人与机器之间的互动更精准也更密切,它可以让操作者的反应和直觉更灵敏地传达给机器,也让机器的感应更真实反馈给人类,这是人机交互上巨大的进步,也是必然迈出的一步。

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