搜狐科学 | 帮助瘫痪病人用意念隔空取物,科学家开发无创脑机接口

原标题:搜狐科学 | 帮助瘫痪病人用意念隔空取物,科学家开发无创脑机接口

文 / 管颜青 编 / 袁月

【搜狐健康】用意识控制物体转移似乎只有漫威英雄们才能做到,但科学家已经将这种超能力变成了现实。

上个月,顶尖学术期刊《科学》旗下的Science Robotics刊登了脑机接口(BCI)领域的一项突破成果,美国卡内基梅隆大学的贺斌教授带领其研究团队与明尼苏达大学合作,成功开发出了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。

听起来不可思议的脑机接口技术指的是脑、机、接口三者的结合,是将大脑的信息通过适当的接口技术来读取,并操控外部设备的动作。这些外部设备可以是一个机械臂,可以是虚拟键盘,可以是其他任何想要操控的东西。

如果你关注过《挑战不可能》节目话,可能会记得一名特殊的渐冻症患者——王甲。几乎失去了所有运动机能的他,就是利用脑机接口打字系统,通过对视觉神经信号的解码,在电脑屏幕上打出了著名作家舒婷的诗句:“希望,而且为之奋斗,把这一切放在你的肩上。”

事实上,目前的脑机接口技术主要的目标人群正是像王甲一样的残疾人,帮助他们重建正常人的生活能力。

然而,以往能够操控物体移动的脑机接口技术均为植入式,需要外科手术植入电极采集神经信号,读取人脑意图,转化为外部设备控制指令。但这种技术的关键问题就是电极植入的准确性,因为电极很难精确定位到需要植入的脑区,即使找到脑区,植入电极后,患者还需要经过大量时间的训练才能使用。此外,受试者也还面临潜在风险。因此,植入式的脑机接口使用仅限于少数临床病例。

为了帮助更多具有运动障碍或者不方便行动的群体,贺斌教授团队开发出了一种无创脑机接口,可以在不需要手术的情况下,仅通过一顶“电极帽”直接从人的头皮表面获取神经信号,从而指挥机械臂行动。不仅对人体的损伤较小,还可以节省出大量的训练时间。

研究人员介绍说,这种无创脑机接口技术采用脑电图记录大脑深处的信号,并利用脑电图源成像技术和机器学习技术提高了以往对机器臂的高分辨率控制。相比其他无创的脑机接口技术,在二维平面控制光标移动的传统任务中,这种新技术的机器学习能力提高了近60%。而在另一个更接近现实使用的情境中,也就是由用户采用运动想象来连续追逐随机移动的光标,这个任务的学习成绩提高了5倍以上。

也就是说,人们可以摆脱各种操作面板、鼠标、键盘,仅靠自己的意念操控机器帮助你工作。

据了解,目前这项技术已经在68名身体健全的人类受试者中进行了测试,已成功实现了普通人对虚拟设备和机器臂的控制。研究人员表示,该团队计划在不久的将来进行临床试验,未来这项技术也将像智能手机一样普及大众,让每个普通人都能拥有“意念操纵物体”的超能力。

参考资料

https://robotics.sciencemag.org/content/4/31/eaaw6844.full

https://knowridge.com/2019/06/scientists-create-first-ever-noninvasive-mind-controlled-robotic-arm/

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