超声波实现微创脑机接口

脑机接口(BMI)是一种可以读取大脑活动并将该活动转化为控制电子设备(如假肢或计算机光标)的设备。他们承诺让瘫痪患者能够用意念移动假肢装置。

许多脑机接口需要进行侵入性手术将电极植入大脑才能读取神经活动。然而，在 2021 年，加州理工学院的研究人员开发了一种使用功能性超声(fUS)读取大脑活动的方法，这是一种侵入性小得多的技术。

现在，一项新的研究证明了 fUS 技术可以成为“在线”BMI 的基础——它可以读取大脑活动，用机器学习编程的解码器破译其含义，从而控制一台能够准确地预测大脑活动的计算机。以极短的延迟时间预测运动。

这项研究是在 Richard Andersen、James G. Boswell 神经科学教授、T&C Chen 脑机接口中心主任兼领导主席 Richard Andersen 的加州理工学院实验室进行的。和米哈伊尔·夏皮罗 (Mikhail Shapiro)，麦克斯·德尔布吕克 (Max Delbrück) 化学工程和医学工程教授、霍华德·休斯医学研究所研究员。这项工作是与法国巴黎 INSERM 医学物理主任 Mickael Tanter 实验室合作完成的。

安德森说：“功能超声是一种全新的模式，可以添加到脑机接口工具箱中，可以帮助瘫痪患者。”“它提供了比大脑植入物侵入性更小的有吸引力的选择，并且不需要不断地重新校准。这项技术是作为一项真正的协作努力而开发的，无法仅靠一个实验室来完成。”

“一般来说，所有测量大脑活动的工具都有优点和缺点，”加州理工学院前高级博士后研究员、该研究的共同第一作者萨姆纳·诺曼说。

“虽然电极可以非常精确地测量单个神经元的活动，但它们需要植入大脑本身，并且很难扩展到多个较小的大脑区域。非侵入性技术也需要权衡。功能磁共振成像 [fMRI]提供全脑访问，但受到有限的灵敏度和分辨率的限制。脑电图 [EEG] 等便携式方法因信号质量差和无法定位深部大脑功能而受到阻碍。”

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