目前的神经植入物能够记录大量的神经活动,然后通过电线传输到计算机。研究人员要想开发出完整的无线接口,需要大量的计算机功能。由于这种高功率,会产生过多的热量,使得植入物对患者不安全。
现在,斯坦福大学的一项新研究旨在解决这个问题。这所大学的研究人员一直在研究能使瘫痪病人重新控制四肢的技术。具体地说,他们一直致力于使这些病人能够控制假肢并用他们的思想与计算机交互的技术。
脑机接口
为了实现这一目标,研究小组致力于改进脑-机接口,这是一种植入病人大脑表面,就在头骨下方的装置。这种植入物将人类神经系统连接到一个电子设备上,它可以帮助那些遭受脊髓损伤或神经系统疾病的人恢复运动控制。
目前的设备记录了大量的神经活动,并通过电线将其传输到计算机上,当研究人员试图创建无线脑-机接口时,即产生了过多的热量。
电气工程师和神经科学家团队,包括Krishna Shenoy博士和Boris Murmann博士,以及神经外科医生和神经学家Jaimie Henderson博士,已经证明了一种可能的方法来实现无线设备,能够收集和传输准确的神经信号,所有这些都是当前系统所需功率的十分之一。
建议的无线设备看起来比有线设备更自然,患者的活动范围也更大。
研究生Nir Even Chen和博士后研究员Dante Muratore在《自然生物医学工程》上发表了一篇论文,详细介绍了这种方法。
分离神经信号
神经科学家能够识别出控制假肢装置所需的特定神经信号。这个装置可以是从机械臂到计算机光标的任何东西。
然后,电气工程师们发明了一种电路,可以连接到一个能够处理和传输识别出的神经信号的无线脑-机接口。通过隔离信号,所需的能量更少,这使得这些设备可以安全地植入大脑表面。
研究小组使用从三只非人类灵长类动物和一名人类参与者收集到的神经元数据来测试他们的方法。在这项临床试验中,受试者执行一些移动任务,比如在电脑屏幕上定位光标。然后他们记录了测量结果,研究小组能够确定通过记录特定动作的大脑信号子集,个体的运动可以由无线接口控制。这个设备和有线设备的主要分离因素是隔离,有线设备大量采集大脑信号。研究小组现在将根据新的方法和设计制造一种植入物。