近期,《自然?醫(yī)學(xué)》期刊發(fā)布了一項突破性的研究成果,揭示了國外一支科研團隊在腦機接口技術(shù)上的最新進展。這項技術(shù)通過向大腦植入電極,使癱瘓患者僅憑想象手指的移動,便能實現(xiàn)對虛擬四旋翼飛行器的精確操控。
科研團隊巧妙地將患者的手部分為三個獨立區(qū)域:拇指、食指與中指構(gòu)成的區(qū)域,以及無名指與小指構(gòu)成的區(qū)域。每個區(qū)域均支持垂直和水平兩個方向的運動想象。當(dāng)患者在腦海中構(gòu)想這些運動時,虛擬的四軸飛行器能夠?qū)崟r響應(yīng),并在虛擬環(huán)境中靈活避開障礙,穿梭自如。
這項技術(shù)不僅為癱瘓患者帶來了前所未有的游戲體驗,使他們能夠和朋友共同享受游戲的樂趣,更在遠(yuǎn)程工作領(lǐng)域展現(xiàn)了巨大的潛力。論文的主要作者,密歇根大學(xué)的神經(jīng)外科及生物醫(yī)學(xué)工程助理教授馬修?威爾西(Matthew Willsey)強調(diào),這是目前基于手指運動實現(xiàn)的最強功能性控制。
與傳統(tǒng)的非侵入性方法,如腦電圖(EEG)相比,直接讀取運動神經(jīng)元的信號大幅提高了控制的精確度。研究顯示,通過植入電極讀取神經(jīng)元信號,用戶對飛行器的控制能力比使用EEG信號提高了整整六倍。然而,這一技術(shù)的實現(xiàn)需要患者接受手術(shù),將電極植入大腦的運動皮層,并通過固定在頭骨上的基座與計算機相連。
威爾西教授進一步解釋說,這項技術(shù)利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)解讀患者試圖移動手指時產(chǎn)生的運動皮層信號,并將這些信號轉(zhuǎn)化為虛擬手指的控制指令,從而實現(xiàn)對虛擬四軸飛行器的操控。這項技術(shù)作為BrainGate2臨床試驗的一部分,旨在探索神經(jīng)信號與機器學(xué)習(xí)的結(jié)合,為神經(jīng)損傷或疾病患者提供新的外部設(shè)備控制方案。
該研究的一名參與者自2016年起便加入了斯坦福大學(xué)的研究團隊,他在脊髓損傷導(dǎo)致四肢癱瘓后,成為了這項研究的受益者之一。萊斯大學(xué)電氣與計算機工程系即將上任的教授、論文的合著者尼沙爾?沙阿(Nishal Shah)指出,手指控制只是這項技術(shù)應(yīng)用的起點,其最終目標(biāo)是恢復(fù)患者的全身運動功能。