现在连人脑机接口信号都可以无线传输,瘫痪的人在家也能轻松上网。说到脑机接口,很多人脑海中浮现的画面是这样的:头上戴着复杂的设备,连接着很多线缆,坐在实验室的椅子上,感觉离真正的世界还有一段距离。实际应用。然而,BrainGate的最新研究首次实现了高带宽无线脑机接口。将脑机接口无线带出实验环境,让用户真正在日常生活中使用意念控制。这种称为布朗无线设备(BWD)的新设备成功地使因脊髓损伤而瘫痪的实验者能够通过无线脑机接口控制光标移动和点击。你可以看视频。通过用意念移动光标,瘫痪者每分钟可以在屏幕键盘上正确输入13.4个字符。这是不是意味着,以后躺在沙发上,手都不用抬一下就可以上网了?无线挑战无线产品面临的最大挑战是带宽和延迟。对于无线脑机接口尤其如此。仅仅控制屏幕上光标的移动就需要放大和数字化大脑中数百个微小的电信号,并将它们以低延迟传输到附近的设备。所需带宽相当于同时播放48部高清视频,延迟不能超过100毫秒。为了解决这个问题,BrainGate使用了侵入式脑机接口。包含96个电极的两个电极阵列被植入用户的大脑皮层,以捕获全频谱信号。传统的线缆被两个边长5cm、重量仅43g的无线发射器取代,可以固定在用户头上。另外,角落里还可以放一个四根天线的双频无线信号接收器。在光标移动任务中,使用卡尔曼滤波器解码器和线性分类器来估计连续的二维光标速度和点击状态。在测试中,BWD实现了与传统有线设备类似的保真度。在瘫痪者的大脑中,命令肌肉运动的能力通常完好无损,但这些信号不会到达肌肉并产生运动。此次实验的两名参与者均因第四颈椎意外脊髓损伤而瘫痪。在此之前,他们参与过很多脑机接口的研究。本次的BWD采用曼彻斯特编码(ManchesterEncoding)和特殊协议传输低功耗信号,续航时间超过36小时。BrainGate临床试验负责人LeighHochberg表示,持续、长期观察大脑活动可以帮助设计解码算法,为瘫痪患者提供沟通能力并改善生活质量。今天,实验的两名参与者分别在第307天和第588天学会了使用带有BWD的平板电脑。BrainGate简介BrainGate项目是布朗大学与美国生物技术公司Cyber??kinetics的合作项目,专注于脑机接口技术,致力于为患有神经系统疾病、受伤或失去肢体的人恢复沟通、活动能力和独立性。第一代侵入式植入芯片早在2006年就已研制成功,除了利用脑机接口控制光标移动外,研究领域还包括机械臂和假肢的控制。2015年,首次使用有线脑机接口帮助四肢瘫痪患者完成打字。BrainGate的下一个研究方向将是完全植入大脑的高密度无线脑机接口。
