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　　说起脑机接口（Brain-computer interfaces，BCIs），你会思到什么？充满赛博朋克风的半死板人，亦或是马斯克那头被植入电极的小猪？

　　最新琢磨显示，来自美邦的 BrainGate 团队初度完成了人类大脑信号与企图机之间的无线高带宽传输，希望使意念统制走入实际。

　　这项琢磨的合键作家，布朗大学工程学助理教练 John Simeral 正在承受采访时呈现：“布朗无线设置 (BWD) 正在职能上十足媲美现有的有线接口，也许以高保真度记载和传输神经信号。这意味着咱们可能操纵与有线设置相仿的算法（decoding algorithms）来破解。独一的区别是，人们不再须要被拴正在传输设置上，这为脑机接口的实质使用带来了新的或者性。”

　　固然之古人类曾试验过带宽较低的无线设置，但 BrainGate 团队正在人类史书上第一个完成了对皮质内传感器捕获到的全频谱信号的传输。这种高宽带无线信号使临床琢磨和基本性神经科学琢磨成为或者。且与大大都脑机接话柄行分歧的是，BrainGate 的琢磨初度摆脱了实行室境况，使参预者正在真正的生涯当中举办意念统制的使用。

　　该团队的临床试验担任人，布朗大学卡尼脑科学琢磨所琢磨员 Leigh Hochberg 呈现：“通过该编制，咱们也许以亘古未有的办法长时分考查参预者正在家中时的大脑行径。这将有助于咱们安排算法，为瘫痪患者克复疏通和行径自正在供给无缝、直观、牢靠的助助。”

　　脑机接口（Brain Computer Interface，BCI）是指正在人或动物大脑与外部设置之间创筑的直接衔尾，完成脑与设置的音讯换取。这种音讯通信编制不依赖于外围神经和肌肉构成的守旧输出通途。分歧设置可采撷大脑行径发作的电场、磁场或血红卵白氧合等参数，再发送到企图机举办解读。

　　按侵入性由潜到深和脑信号辨别率由低到高排序，目前最主流的三种脑机接口设置分散是读取头皮脑电图（EEG）的脑电帽；读取皮层脑电图（ECoG）的芯片、电极和传感器；以及读取脑构制内部信号的皮质内电极（Intracortical BCI，iBCI）。

　　此中，信号辨别率最高的 iBCI 不但可能记载片面场电位（Local Field Potential，LFP），还可能记载单个神经元的行径（即作为电位 / 锋电位，spike）和众个神经元行径（Multiunit Activity，MUA）。但正在安详性、质料安谧性和伦理方面也有最大的危害，是以美邦联邦执法对此有着诸众节制，羁系部分也持庄重立场。此次 BrainGate 的 iBCI 无线脑机接口告捷得回美邦食物和药物收拾局、布朗大学审查委员会及全面合系合营单元的许可，标识着人类操纵脑机接口本领迈出合节一步。

　　为了使参预者也许独立操纵 iBCI 设置，BrainGate 发通晓一种无线神经传感器。该传感器可将 96 根持久植入大脑皮质内的微电极阵列发作的信号数字化并无线传输。正在实行中，两名参预者分散被植入了两个有 96 个电极的电极阵列。讲述称，电极阵列的传输频率是可装备的，以便同时记载两个电极阵列的神经行径而互不搅扰。

　　除此以外，守旧的脑机接口外部电缆被一个最大尺寸约为 2 英寸、重量略高于 1.5 盎司的小型发射器所庖代，也便是上文提到的布朗无线设置（BWD）。该设置可数字化每个电极上的神经行径，并用曼彻斯特编码（Manchester encoding）通过定制的低功耗订定将其传输到相近的天线。BWD 操纵不行充电的医用级电池 (SAFT LS14250) ，且一经通过了临床前设置安详性评估。该安装位于操纵者的头顶，操纵与有线编制相仿的端口衔尾到大脑运动皮质内的电极阵列。

　　据悉，布朗无线设置 (BWD) 最初是正在布朗大学工程学院教练 Arto Nurmikko 的实行室里开辟出来的。它包蕴 200 个电极，能以每秒 48 兆比特的速率记载神经信号，电池寿命跨越 36 小时。

　　经历层层筛选，最终共有两名参预者进入了这项琢磨中。他们分散为 35 岁和 63 岁的男性，皆因脊髓毁伤而瘫痪PP电子官方。行使布朗无线设置 (BWD)，两位参预者可能通过意念正在圭臬的平板电脑进取行指向、点击和打字，且打字的精确率跨越每分钟 37 个字符。比拟之下，有线设置受到实行室境况的节制，并不行由参预者自立操作。

　　该琢磨的合著者，斯坦福大学博士后、现正在是苹果公司硬件工程师的 Sharlene Flesher 呈现：“从须要电缆到操纵微型无线发射器，皮质内脑机接口正朝着十足植入的高职能神经接口迈出的紧张一步。正在较长时分内，这项琢磨或者是很少能实质采撷到全频皮质内信号的琢磨之一。” 值得提神的是正在新冠疫情岁月，这项本领一经暴露了它不行替换的独性情。因为参预者可能正在没有本领职员正在场的境况下正在家中操纵无线设置，是以 BrainGate 团队并未因疫情被迫间断他们的做事。

　　正在这项琢磨中，两名参预者的代号分散为 T5 和 T10，正在此之前他们也继续参预着 BrainGate 的其他脑机接口项目。正在这项琢磨着手时，T5 为 63 岁，因 C4AISC 脊髓毁伤导致手脚瘫痪。同样不幸的再有 35 岁的 T10，他因 C4AIS-A 脊髓毁伤而手脚瘫痪。为了让设置从安排合键着手就切合操纵条件，BrainGate 邀请 T5 和 T10 列入了大约 100 次琢磨集会，席卷对新型神经解码器的开辟和 iBCI 光标统制的研发等。

　　对患有肌萎缩侧索硬化症、脊髓毁伤或闭锁归纳症的患者来说，现有的全面辅助本领都还不行让他们得回独立生涯的才具。而 BrainGate 的无线脑机接口本领给他们带来了希冀。正在实行的 307 天，T10 通过意念启动了 Windows 编制，进而正在桌面按次采用了他可爱的标准，席卷 NCAA 篮球使用、Skype、YouTube、Gmail 等。正在实行的第 588 天，T5 用无线脑机接口正在屏幕键盘上打字和撰写邮件。他还正在记事本上写下了 “Beata 我懂得你或者有一只借来的猫” 这句话。

　　不但如斯，琢磨职员还正在实行的第 349-350 天搜罗了 T10 大脑皮质内部 24 小时的不间断的神经信号。因为瘫痪，T10 正在 24 小时内保留卧床。佩带无线发射器的他和往常雷同正在床上用膳、看电视、打电话、和家人互动、睡觉等。每隔几小时他承受护士的看护行径，而正在这岁月他的神经信号都被完美地记载下来并加以传输。的确来说，位于 T10 大脑皮质内部的 2 个电极阵列正在 24 小时内共搜罗了 1 TB 的数据信号。

　　讲述称，无线 Hz 频段考查到明显的片面场电位（LFP）行径。正在 T10 进入睡眠岁月，频段有昭彰的蜕化（~20-40 Hz 频段）。正在 24 小时无线设置的记载是高度牢靠的，信号没有间断。但是，正在 288 个 5 分钟长的片断中，有 35 个片断因未记载到信号或噪音扰（共 175 分钟)。通过比拟日记察觉，绝大大都搅扰爆发正在护士对 T10 举办翻身等看护的时辰。

　　目前正在中邦，仅骨髓毁伤患者就跨越 200 万，瘫痪病人的的确数字尚无法预估。正在美邦，约有 540 万位瘫痪患者，此中因脊髓毁伤导致的占比 27.3％。关于天下上百万乃至切切的瘫痪患者来说，脑机接口本领的先进将给他们的生涯质地带来翻天覆地的蜕化，也将给他们的家人带来福音。