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說(shuō)到腦機(jī)接口，很多人腦海中浮現(xiàn)的畫面是這樣的：

頭上戴著復(fù)雜的設(shè)備，接上一大堆電纜，正襟危坐在實(shí)驗(yàn)室椅子上，感覺(jué)離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。

不過(guò)，來(lái)自BrainGate的最新研究，第一次實(shí)現(xiàn)高帶寬無(wú)線腦機(jī)接口。

無(wú)線將腦機(jī)接口帶出實(shí)驗(yàn)環(huán)境，讓使用者真正在日常生活中使用意念控制。

這個(gè)新設(shè)備名為Brown Wireless Device(BWD)，成功使因脊髓損傷而癱瘓的實(shí)驗(yàn)者通過(guò)無(wú)線腦機(jī)接口控制光標(biāo)的移動(dòng)和點(diǎn)擊。

可以看視頻。

通過(guò)意念移動(dòng)光標(biāo)，癱瘓者在屏幕鍵盤上每分鐘能打出13.4個(gè)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(wú)線的挑戰(zhàn)

無(wú)線產(chǎn)品面臨的最大挑戰(zhàn)是帶寬和延遲。

無(wú)線腦機(jī)接口更是如此，僅僅控制屏幕上一個(gè)光標(biāo)的移動(dòng)，就需要將大腦中數(shù)百個(gè)微小的電信號(hào)放大和數(shù)字化，并在低延遲的情況傳輸?shù)礁浇脑O(shè)備上。

需要的帶寬相當(dāng)于同時(shí)播放48個(gè)高清視頻，延遲不能超過(guò)100毫秒。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，BrainGate采用的侵入式腦機(jī)接口。將兩個(gè)包含96個(gè)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(hào)。

傳統(tǒng)的電纜則被兩個(gè)邊長(zhǎng)5cm，重量?jī)H43g的無(wú)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(gè)帶四個(gè)天線的雙頻無(wú)線信號(hào)接收器就可以了。

在光標(biāo)移動(dòng)任務(wù)中，使用卡爾曼(Kalman)濾波解碼器和線性分類器來(lái)估計(jì)連續(xù)的二維光標(biāo)速度和點(diǎn)擊狀態(tài)。在測(cè)試中BWD已獲得與傳統(tǒng)有線設(shè)備相似的保真度。

幫助癱瘓者

癱瘓者的大腦中，命令肌肉運(yùn)動(dòng)的能力通常完好無(wú)損，但這些信號(hào)沒(méi)有到達(dá)肌肉并產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)。

本次實(shí)驗(yàn)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(dǎo)致癱瘓，在此次之前已參與過(guò)多次腦機(jī)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(hào)，續(xù)航時(shí)間超過(guò)36小時(shí)。

BrainGate臨床試驗(yàn)負(fù)責(zé)人Leigh Hochberg表示，連續(xù)、長(zhǎng)時(shí)間地觀察大腦活動(dòng)有助于設(shè)計(jì)解碼算法，為癱瘓患者提供交流能力，提高生活質(zhì)量。

實(shí)驗(yàn)中的兩位參與者分別在第307天和第588天今天學(xué)會(huì)了用BWD使用平板電腦。

BrainGate介紹

BrainGate項(xiàng)目由布朗大學(xué)和美國(guó)生物技術(shù)公司Cyberkinetics合作開(kāi)展，專注于腦機(jī)接口技術(shù)，致力于恢復(fù)神經(jīng)系統(tǒng)疾病、損傷或喪失肢體的人的交流、行動(dòng)和獨(dú)立性。

早在2006年就開(kāi)發(fā)出第一代侵入式植入芯片。除了使用腦機(jī)接口控制光標(biāo)移動(dòng)外，研究范圍還包括機(jī)械臂和義肢的控制。

2015年第一次用有線腦機(jī)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(wú)線腦機(jī)接口。