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心灵胜过身体:改进脑机接口

Emily Oby in a white tank top holding equipment
当人们遭受神经系统的损伤或疾病时,他们有时会失去执行通常理所当然的任务的能力,比如走路、播放音乐或开车。他们可以想象做些什么,但受伤可能会阻止行动发生。

现有的脑机接口系统可以将大脑信号转化为期望的动作,以恢复某些功能,但它们使用起来可能球速体育是一种负担,因为它们并不总球速体育是运行顺畅,甚至需要重新调整才能完成简单的任务。

匹兹堡大学和卡耐基梅隆大学的球速体育研究人员正在借助脑机接口技术球速体育研究大脑在学习任务时球速体育是如何工作的。在今天发表在《自然生物医学工程》上的一组论文中,该团队正在推动脑机接口技术的发展,旨在帮助使用神经义肢的截肢患者改善生活。

Aaron Batista
“比如说,在你的工作日,你计划晚上去杂货店,”他说 亚伦巴蒂斯塔,副教授 生物工程在球速体育斯旺森工程学院。“这个计划一整天都在你大脑的某个地方维持着,但可能直到你真正去商店时才到达你的运动皮层。我们正在开发脑机接口技术,希望有一天能在我们日常意图的层面上发挥作用。”

巴蒂斯塔、球速体育大学博士后助理球速体育研究员艾米丽·奥比和卡耐基梅隆大学的球速体育研究人员合作开发了从大脑到外部设备的直接通路。他们使用比头发还小的电极来记录神经活动,并将其用于控制算法。

在该团队去年6月发表在《美国国家科学院院刊》(Proceedings of the National Academy of Sciences)上的第一项球速体育研究中,该团队球速体育研究了大脑在学习新的脑机接口技能时球速体育是如何变化的。

“当受试者形成运动意图时,它会引起这些电极上的活动模式,我们将其呈现为计算机屏幕上的运动。”然后受试者改变他们的神经活动模式,以唤起他们想要的运动,”最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台联合主任史蒂文·蔡斯说,他球速体育是卡内基梅隆大学神经科学球速体育研究所的生物医学工程教授。

在这项新球速体育研究中,球速体育研究小组设计了一种技术,使脑机接口在后台不断自我调整,以确保系统始终处于校准状态,随时可以使用。

“我们改变了神经活动影响光标运动的方式,这就唤起了学习,”球速体育大学的奥比说。“如果我们以某种方式改变这种关系,就需要我们的动物实验对象产生新的神经活动模式,以学会再次控制光标的运动。这样做花了他们数周的时间练习,我们可以观察他们学习时大脑的变化。”

从某种意义上说,该算法“学习”了如何适应神经记录接口中固有的噪音和不稳定性。球速体育研究结果表明,人类掌握一项新技能的过程涉及到新的神经活动模式的产生。该团队最终希望这项技术能够用于中风康复的临床环境。

这种自我重新校准程序一直球速体育是神经义肢领域长期追求的目标,该团队球速体育研究中提出的方法能够自动从不稳定中恢复,而不需要用户暂停重新校准系统。

Yu说:“假设不稳定性如此之大,以至于受试者不再能够控制脑机接口。”“现有的自我重新校准程序在这种情况下可能会遇到困难,而在我们的方法中,我们已经证明它可以在许多情况下从最剧烈的不稳定中恢复过来。”

这两个球速体育研究最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台都球速体育是作为认知神经基础中心的一部分进行的。这个跨机构的球速体育研究和教育最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台利用了球速体育大学在基础和临床神经科学和生物工程方面的优势,以及卡内基梅隆大学在认知和计算神经科学方面的优势。

卡内基梅隆大学最新体育赛事资讯、实时赔率分析及在线投注平台的其他合作者包括电子与计算机工程和生物医学工程教授拜伦·余(Byron Yu),以及领导这项球速体育研究的博士后球速体育研究员艾伦·德根哈特(Alan Degenhart)和威廉·毕晓普(William Bishop)。