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說到腦機接口，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，正襟危坐在實驗室椅子上，感覺離實際應(yīng)用還有一段距離。

不過，來自BrainGate的最新研究，第一次實現(xiàn)高帶寬無線腦機接口。

無線將腦機接口帶出實驗環(huán)境，讓使用者真正在日常生活中使用意念控制。

這個新設(shè)備名為Brown Wireless Device(BWD)，成功使因脊髓損傷而癱瘓的實驗者通過無線腦機接口控制光標(biāo)的移動和點擊。

可以看視頻。

通過意念移動光標(biāo)，癱瘓者在屏幕鍵盤上每分鐘能打出13.4個正確的字符。

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？

無線的挑戰(zhàn)

無線產(chǎn)品面臨的最大挑戰(zhàn)是帶寬和延遲。

無線腦機接口更是如此，僅僅控制屏幕上一個光標(biāo)的移動，就需要將大腦中數(shù)百個微小的電信號放大和數(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)于同時播放48個高清視頻，延遲不能超過100毫秒。

為了解決這個問題，BrainGate采用的侵入式腦機接口。將兩個包含96個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。

傳統(tǒng)的電纜則被兩個邊長5cm，重量僅43g的無線發(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帶四個天線的雙頻無線信號接收器就可以了。

在光標(biāo)移動任務(wù)中，使用卡爾曼(Kalman)濾波解碼器和線性分類器來估計連續(xù)的二維光標(biāo)速度和點擊狀態(tài)。在測試中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，命令肌肉運動的能力通常完好無損，但這些信號沒有到達肌肉并產(chǎn)生運動。

本次實驗的兩名參與者，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多次腦機接口的研究。

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，續(xù)航時間超過36小時。

BrainGate臨床試驗負責(zé)人Leigh Hochberg表示，連續(xù)、長時間地觀察大腦活動有助于設(shè)計解碼算法，為癱瘓患者提供交流能力，提高生活質(zhì)量。

實驗中的兩位參與者分別在第307天和第588天今天學(xué)會了用BWD使用平板電腦。

BrainGate介紹

BrainGate項目由布朗大學(xué)和美國生物技術(shù)公司Cyberkinetics合作開展，專注于腦機接口技術(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、行動和獨立性。

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

2015年第一次用有線腦機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線腦機接口。