UCSF开发全球首个即插即用脑机设备

加州大学旧金山分校(UCSF)威尔神经科学研究所(Weill Institute for Neurosciences),在本周披露了基于皮质脑电图(ECoG)数组的脑机接口(BCI),宣称它能够长期且稳定地记录脑部神经活动,无需每天重置,堪称是全球首个即插即用的脑机设备,可用来操纵鼠标指标。

ECoG数组为一电极垫,约是便条纸大小,通过手术植入脑部的表面,以作为人脑与机器之间的接口,至于过去的BCI则大多使用由尖锐电极组成的枕形数组,借由穿透脑组织来记录信号。

研究人员说明,枕形电极较为敏锐,但会随着时间移动而改变每个电极所接收的信号,此外,由于这些电极会穿透脑组织,造成免疫系统的排斥并削弱其信号;而ECoG数组尽管较不敏锐,但具备长期的稳定性,得以弥补其不足。

以枕形电极作为BCI时,用户每次都必须重新学习,例如借由想象脖子与手腕的移动,同时看着屏幕上鼠标指标的变化来进行训练;但若使用ECoG数组,再辅以研究人员嵌入的机器学习算法,该数组将能记忆并改善这些学习成果,而且就算在学习几周后执行重置,它依旧能很快地拾回之前的技能。

该报告的作者Karunesh Ganguly表示,他们调整算法的更新速度,让它与脑部相当,大约是每10秒一次,那么还能进一步改善学习效果,如同替人脑与计算机创建了合作关系,最终让人工接口成为用户的延伸。

ECoG数组已被植入一位四肢瘫痪的病患脑部,最初是让该病患可用来控制义肢,现在则让病患用来控制屏幕上鼠标指标的移动,实验显示,即使有44天缺乏训练,病患控制鼠标指标的能力并未下滑,也使得研究人员可加入其它的功能,像是点击屏幕上的按钮。

Ganguly认为,若要实际改善瘫痪人士的日常生活,基于ECoG的脑机接口有望成为相关技术的基础。