來源：量子位

夢晨 發(fā)自 凹非寺

量子位 報道 | 公眾號 QbitAI

說到腦機接口，很多人腦海中浮現(xiàn)的畫面是這樣的：

頭上戴著復雜的設備，接上一大堆電纜，正襟危坐在實驗室椅子上，感覺離實際應用還有一段距離。

不過，來自BrainGate的最新研究，第一次實現(xiàn)高帶寬無線腦機接口。

無線將腦機接口帶出實驗環(huán)境，讓使用者真正在日常生活中使用意念控制。

這個新設備名為Brown Wireless Device(BWD)，成功使因脊髓損傷而癱瘓的實驗者通過無線腦機接口控制光標的移動和點擊。

可以看視頻。

通過意念移動光標，癱瘓者在屏幕鍵盤上每分鐘能打出13.4個正確的字符。

這是不是意味著，以后躺在沙發(fā)上連手都不抬就能上網(wǎng)了？

無線的挑戰(zhàn)

無線產(chǎn)品面臨的最大挑戰(zhàn)是帶寬和延遲。

無線腦機接口更是如此，僅僅控制屏幕上一個光標的移動，就需要將大腦中數(shù)百個微小的電信號放大和數(shù)字化，并在低延遲的情況傳輸?shù)礁浇脑O備上。

需要的帶寬相當于同時播放48個高清視頻，延遲不能超過100毫秒。

為了解決這個問題，BrainGate采用的侵入式腦機接口。將兩個包含96個電極的電極陣列植入使用者大腦皮層，能夠捕捉全頻譜信號。

傳統(tǒng)的電纜則被兩個邊長5cm，重量僅43g的無線發(fā)射器替代，可以固定在使用者頭部。

除此之外在墻角擺一個帶四個天線的雙頻無線信號接收器就可以了。

在光標移動任務中，使用卡爾曼(Kalman)濾波解碼器和線性分類器來估計連續(xù)的二維光標速度和點擊狀態(tài)。在測試中BWD已獲得與傳統(tǒng)有線設備相似的保真度。

幫助癱瘓者

癱瘓者的大腦中，命令肌肉運動的能力通常完好無損，但這些信號沒有到達肌肉并產(chǎn)生運動。

本次實驗的兩名參與者，都是因意外發(fā)生第4節(jié)頸椎的脊髓損傷導致癱瘓，在此次之前已參與過多次腦機接口的研究。

本次的BWD使用曼徹斯特編碼(Manchester Encoding)和特制的協(xié)議能以低功耗的方式傳輸信號，續(xù)航時間超過36小時。

BrainGate臨床試驗負責人Leigh Hochberg表示，連續(xù)、長時間地觀察大腦活動有助于設計解碼算法，為癱瘓患者提供交流能力，提高生活質(zhì)量。

實驗中的兩位參與者分別在第307天和第588天今天學會了用BWD使用平板電腦。

BrainGate介紹

BrainGate項目由布朗大學和美國生物技術公司Cyberkinetics合作開展，專注于腦機接口技術，致力于恢復神經(jīng)系統(tǒng)疾病、損傷或喪失肢體的人的交流、行動和獨立性。

早在2006年就開發(fā)出第一代侵入式植入芯片。除了使用腦機接口控制光標移動外，研究范圍還包括機械臂和義肢的控制。

2015年第一次用有線腦機接口幫助四肢癱瘓患者完成打字。

BrainGate的下一步研究方向，將是完全植入大腦的高密度無線腦機接口。

參考鏈接：

[1]https://spectrum.ieee.org/the-human-os/biomedical/devices/people-paralysis-command-computers-wirelessly

[2]https://ieeexplore.ieee.org/document/9390339

[3]https://www.brown.edu/news/2021-03-31/braingate-wireless

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