不侵入年夜脑的“膏药贴”式脑机接口,用“意念”就能节制车以及电脑

自从马斯克七月重磅公布“脑后插管”技能后，几个月已往了，脑机接口（BCI）技能的研究恍如“逆转季候”进入春季。

作者： 药明康德AI 来历： 药明康德AI 2019-10-15 13:28:37

当深度进修（Deep Learning）联合新型纳米膜电极与柔性电子技能，与粗笨的电极帽以及复杂的电线说再会，残疾人士也能够用脑机接口技能来无线节制电动轮椅、操作电脑、以至是节制小型呆板人汽车了！

该项研究由乔治亚理工学院（Georgia Institute of Technology,GT）、肯特年夜学（University ofKent）以及威奇托州立年夜学（Wichita State University）的研究职员结合睁开，研究职员旨于制造一款便携可穿着的无线脑机接口（BMI）装备，用在检测人类年夜脑视觉诱发电位的旌旗灯号。研究注解，该体系机能优在传统的脑电波（EEG）技能。研究成果在上月揭晓于《天然-呆板智能》（Nature Machine Intelligence）上。

研究职员暗示，这项基在人体项目学的便携装备，能为各种辅助装备、智能家居体系以及神经游戏界面的设计提供基本蓝图计谋。其亮点于在，高分辩率的EEG体系和电路体系都被置在一块微型“皮肤”上！脑机接口于痊愈科技中占主要脚色，它可以有用帮忙肌萎缩侧索软化症（ALS）、慢性中风或者其他严峻运动障碍患者节制假肢体系。

于项研究中，研究职员起首需要解决的问题是：怎样将年夜脑中的稳态视觉诱发电位（SSVEP）有用输出，即传感问题？他们于一个充满电极的发帽上，使用湿电极、粘合剂以及电线与带有注释旌旗灯号的计较机装备毗连起来。

一块基在柔性电子技能的无线传感器，置在患者后颈部皮肤上。柔性电子装备由高度矫捷的头发电极（经由过程头发与头皮间接接触）、超薄纳米膜电极、和带有蓝牙遥测单位的柔软矫捷的电路这三个重要组件组成。脑波旌旗灯号会被蓝牙旌旗灯号传输至15mi外的平板装备上。

图片来历：WoonHong Yeo/Georgia Institute of Technology

但因为SSVEP旌旗灯号的振幅较小，于几十微伏的规模内与人体电噪声十分相似，轻易混合，是以这款脑机接口装备除了了对于传感技能有要求外，怎样清楚检测、阐发SSVEP旌旗灯号也是研究职员需要解决的，只要正确相识到患者的脑部旌旗灯号，体系才气确定他/她想做甚么、并进一步为实在实际际操作。

为了应答该应战，研究团队进而开发基在深度进修的神经收集算法，将其运用在柔性电子传感器。

深度进修多用在对于猫、狗等一样平常事物的图片举行进修分类，阐发脑电图旌旗灯号的环境。但猫、狗险些很少处在静止状况，他们没法听懂人的言语，以是算法于处置惩罚它们的信息时碰面对于繁杂的高变迁性，EEG旌旗灯号也是云云，检测它凡是碰面临高变同性的应战。颠末研究职员的测试，事实证实，深度进修于处置惩罚EEG旌旗灯号时体现一样优秀。

因而，研究职员使用深度进修算法来辨认哪些电极于网络信息时对于脑电图旌旗灯号分类最有效。该算法可以或许辨认出年夜脑中BMI的相干位置，且与人类专家的不雅点一致；同时也削减了该装配需要的传感器数目，从而降低成本，提高了便携性。

研究团队纳入6名试验对于象介入到该体系评估中。试验成果显示，具备及时数据分类的深度进修算法可以节制电动轮椅以及小型呆板人车辆。别的研究职员增补：这些旌旗灯号还可以用在节制显示体系，而无需使用键盘、把持杆或者其他节制器。

典型的EEG体系必需笼罩年夜部门头皮才气得到旌旗灯号，对于在年夜部门潜于用户来讲佩带恬静度可能会年夜打扣头。但此刻这款柔性的小型可穿着装备的降生不单集成为了传统装备的机能，并于技能上比已往更优化，佩带者可持久使用，也不会感应不恬静。

今朝研究团队所获成绩还不敷，他们下一步将革新包孕电极于内的整机，并使该体系对于运动障碍人士更有效。

“将来的研究将集中于彻底弹性的、无线自粘式电极的研究上，这类电极可以于没有任何 头饰 撑持的环境下安装于长有毛发的头皮上，并进一步实现电子器件的小型化，以联合更多的电极以用在其他研究”，研究职员暗示：“EEG体系也能够从头配置，以监测运动受损受试者的运动诱发电位或者运动想象力，并将其作为医治运用的将来事情举行进一步研究。”

从久远来看，这些运用可能有助在简�����APP化EEG监测，使患上EEG体系的于一些运用中具备潜于上风，终极有可能使科学家能跟着受试者的生命，以相对于不显眼的体式格局监测人类神经勾当。例如，使用近似的体系来监测人们于本身家中睡觉时的神经勾当，而不像凡是那样，使用粗笨、僵直、不惬意的装备于病院或者试验室监测。用不容易察觉的体系丈量与睡眠有关的神经勾当，可能令人们可以或许辨认出老年痴呆症相干的精神病理学的新的非侵入性生物标记物。

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