《自然》子刊发表美国脑机接口最新技术 可从不稳定情况中自动恢复

当人遭受重大创伤或患有神经系统疾病时，他们有时会失去一些最简单、最基本能力，比如走路、说话、听歌。这些人可能可以在脑海中做出某种动作，但无论他们想得多清楚，身体却无法在现实中实现。

作为一个新兴的研究领域，脑机接口系统是这种情况的良好应对方案，通过直接识别脑信号，直接让设备做出所需的动作，以恢复某些功能。不过到目前为止，由于知识有限，使用这类设备更多是一种负担，即便是简单的任务，可能也需要复杂的调整才能实现。

当前，匹兹堡大学和卡耐基梅隆大学的研究人员正对这项技术进行攻关，研究大脑在学习任务时是如何工作的。他们希望帮助接受过神经修复术的截肢患者改善生活，并发表了一系列相关研究结果。

最新一项研究以Stabilization of a brain–computer interface via the alignment of low-dimensional spaces of neural activity(通过调整神经活动的低维空间来稳定脑机接口)为题发表在《自然》子刊《自然-生物医学工程》杂志上。

研究团队开发了从大脑到外部设备的直接通路，使用一种比头发还小的电极来记录神经活动，并将其用于控制算法。

“当受试者形成运动意图时，它会在电极之间形成某种活动模式，我们将这些活动呈现在电脑屏幕上，”该项目的联合主管、卡内基梅隆大学神经科学研究所的生物医学工程教授Steven Chase说，“研究对象会以一种能唤起他们想要的运动的方式来改变他们的神经活动模式。”

在这项新的研究中，研究小组设计了一种技术，通过这种技术，脑-机接口在后台不断地自我调整，以确保系统始终处于校准状态，随时可以使用。

“我们改变了光标移动对神经活动的响应模式，这唤起了学习行为，”匹兹堡大学的EMILY OBY说，“如果我们以某种方式改变这种关系，我们的动物实验对象就需要产生新的神经活动模式，以再次学会控制光标的移动。这样做会让他们进行几个星期的练习，这样我们就可以观察他们学习时大脑是如何变化的。”

该团队研究中提出的方法能够从不稳定性中自动恢复，而不需要用户暂停来人工调整系统，这种自校准过程是神经修复学领域追求已久的目标。

“假设出现某种不稳定性巨大，以至于受试者不再能够控制脑机接口的情况，现有的自校准程序可能会出现困难，而在我们的方法中，我们已经证明它可以在许多情况下从最严重的不稳定情况中恢复。”

编译/前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：

[1]https://www.eurekalert.org/pub_releases/2020-04/uop-mob042020.php

[2]https://www.nature.com/articles/s41551-020-0542-9