图形摘要
信用:DOI: 10
1016/j
神经元
2021
08
009 首先，一台可以安装在植入式设备上的计算机已经解释了灵长类动物大脑信号的精确、高速、多指运动
密歇根大学实现了这一关键步骤，让那些失去肢体功能的人能够更自然、实时地控制先进的假肢——甚至自己的手
生物医学工程副教授辛迪·切斯特克说:“这是第一次有人能够同时精确控制多个手指。”
“我们谈论的是实时机器学习，它可以将食指与中指、无名指或小指分开放在假肢上
" 从DARPA等政府机构到埃隆·马斯克(Elon Musk)的Neuralink等私人企业，各种利益集团正在开发能够对各种高科技设备提供实时控制的脑/机接口
然而，对于该领域的玩家来说，一个主要的障碍是获得对多个手指的连续大脑控制
到目前为止，持续的个人手指控制只能通过读取肌肉活动来实现，这不能用于肌肉瘫痪的情况
目前利用大脑信号的技术已经允许灵长类动物或人类受试者用简单的动作操纵假肢——很像指针或钳子
相比之下，切斯特克实验室开发的系统使灵长类受试者能够在电脑屏幕上为数字“手”创造复杂的动作
这项技术有可能使各种各样的瘫痪用户受益，这些瘫痪是由脊髓损伤、中风、肌萎缩侧索硬化症或其他神经系统疾病引起的
博士萨姆·纳森说:“我们不仅展示了有史以来第一个由大脑控制的个人手指运动，而且它使用了计算效率高的记录和机器学习方法，非常适合植入式设备。”
D
生物医学工程专业学生，是《神经元》杂志论文的第一作者
“我们希望10年后，瘫痪患者可以利用这项技术，通过植入式脑机接口再次控制自己的手
" 该系统通过一个4毫米×4毫米的植入电极阵列，从控制运动的大脑中枢——初级运动皮层收集信号
该阵列在大脑皮层提供了100个小接触点，有可能创造100个信息通道，使团队能够在神经元水平捕捉信号
切斯特克说，非常相似的植入物已经在人类身上使用了几十年，并不痛苦
这项工作的关键是定义一个训练任务，系统地分离手指的运动，迫使他们独立运动，除非另有指示
没有运动本身的隔离，与这些运动相对应的大脑活动就不可能被隔离
该团队通过在屏幕上向两只健壮的恒河猴展示一只带有两个目标的动画手来实现这一点，一个是食指，另一个是中指、无名指和小指作为一组
这些目标被涂上颜色，以指示哪些手指应该指向每个目标，让猴子可以使用测量手指位置的系统自由控制动画手
他们击中目标得到苹果汁作为奖励
当猴子移动手指时，植入的传感器捕捉来自大脑的信号，并将数据传输到计算机，计算机使用机器学习来预测手指的移动
在机器学习算法大约五分钟的训练时间后，这些预测被用来直接控制猴子大脑活动中的动画手，绕过它们身体手指的任何运动
通过直接接触运动皮层，U-M技术捕捉、解释和传递信号的速度接近实时
在某些情况下，猴子的手部动作
5秒完成在现实世界中可以通过界面在0
7秒
Nason说:“在展示脑机接口这些新功能的同时，对新硬件进行了巨大的商业投资，这真的很令人兴奋。”
“我认为，这一切将比人们想象的要快得多
" 该团队正在接受监管审查，以将这项研究转化为人体临床试验
这些实验最早可能在明年开始
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