Tag: 腦機接口

人們通過機械義體獲得各式各樣的能力，這一活躍於影視或遊戲里的概念正在不斷侵入現實。 和影視劇一樣，人類若想「機械飛升」，免不了危險重重的手術。畢竟植入腦機接口手術涉及開顱，很難想像其過程能和植牙一樣簡單。但如果我說，有個公司可以用打針的方式把腦機接口植入腦中，你會願意嘗試嗎？ Synchron 創立於 2012 年，是一家醫療系統開發公司，專門開發腦機接口產品。Synchron CEO Tom Oxley 表示， 他受到了心臟支架類型手術的啟發，想研究出一種和植入心臟支架類似的方法植入腦機接口，以此避免開顱手術以及術後的一系列炎症。 從結果看來， Synchron 的研究是成功的，該公司開發了一款名為「Stentrode」的血管內電極陣列產品，這款產品旨在記錄大腦和神經的運動。從名字可以看出該產品的特點——小， Stentrode 只有血管般粗細，且呈網狀，所以即使是通過血管植入，也不會影響血液流通。 目前的侵入式腦機接口植入手術，都是在頭頂開一個洞，然後放入一塊 Apple Watch 大小的裝置。先不說手術過程的風險，即使手術成功了，人類大腦也會對裝置產生排異反應，這是侵入式腦機接口的技術難點之一。 而 Stentrode 則不存在這個痛點，它的手術方式近似於植入心臟支架，產品會通過頸靜脈植入進大腦的運動皮層（表達人類運動意圖的區域）。大腦對 Stentrode 的排異方式是把它推入大腦組織內，所以 Stentrode 在幾周內就會被組織覆蓋並固定在該區域。 Stentrode 與電子設備的連接方式則採用了時下流行的無線連接， Stentrode...

意識清醒，感知清晰，但就是動彈不得。 在看《逃出絕命鎮》時，我印象最深刻的就是故事中描繪陷入「沉陷處（sunken place）」的情景，那是一種「真·身不由己」的無助。 沒想到的是，這種狀態也是一部分人的「常態」。 「閉鎖綜合症（Locked-in syndrome）」，又稱為「LIS」，它就跟這個名字一樣。 你有完整的認知，知覺能力是健全的，五感都有，但你就被鎖在了沒有任何肌肉能動的身體里。 30 歲那年，Ann Johnson 因突然腦干中風而導致嚴重癱瘓，失去了對身體肌肉的控制，甚至連呼吸都無法自主完成。 在接下來這些年裡，Ann 逐漸通過康復訓練，重新學習對肌肉的控制 —— 她學會了自主呼吸，控制自己脖子的肌肉，甚至現在也能笑和哭了。 今年，在腦機接口和 AI 技術的結合下，Ann 更是在癱瘓這 18 年裡，首次重新和丈夫「對話」。 「意念打字」，真的不止一種方式 在去年的 Neuralink 發布會上，該公司展示了獼猴 Sake 在螢幕的軟鍵盤上逐個字母地輸入了「can i please have snacks（來點零食）」。 當然，Sake 不懂英語，更不會拼寫，它所做的只是通過大腦來控制螢幕上的光標，讓它落在色塊指示的按鍵處，並完成了所謂的「打字」。 這個呈現也和腦機接口早期「打字」方式相關。 此前，腦機接口在語言溝通技術領域，多以「一個字母一個字母」的拼寫式輸出為主。 近年來，該領域發展迅速，多個研究團隊開始採用更「自然」的輸出模式。 在 2021...

Elon Musk（埃隆·馬斯克）掌管 Twitter 後，跟 Tim Cook 喝過下午茶，消除了一些隔閡。 並且，他也身體力行著 37 噸性能野獸特斯拉 Semi 交付事宜。 而在這周三，他還抽出了時間，為自己的腦機接口公司 Neuralink 站台，展示了該公司最新的成果。 三個毫不相乾的業務，以及三條不同行業領域，都被「矽谷鋼鐵俠」馬斯克串聯了起來，仿佛他跟漫威里的 Stark 一樣，體內有一個核反應堆，精力永不竭。 甚至，在這個周，倘若 SpaceX 又有了什麼新消息，也不怎麼出奇了。 內置 Neuralink 腦機的猴子大軍，會打字了 差不不多是一塊 Apple Watch 或者 Fitbit 手環吧。 這是在...

復雜精妙的大腦，讓人類能夠感知喜怒哀樂各種情緒， 有了思考的能力……雖然我們每天都在用腦，但時至今日還是沒能完全了解這個復雜的器官。 ▲圖片來自：Unsplash 雖然我們對大腦還有許多需要探索的地方，但也不妨礙人們「摸著石頭過河」，一面了解一面想方設法利用它。Elon Musk（埃隆·馬斯克）作為創辦人之一的美國神經科技和腦機接口公司 Neuralink，打的就是「腦機接口」的主意。 ▲圖片來自：Neuralink 不久前，面對推特網友關於「Neuralink 有希望治療耳鳴（tinnitus）嗎？」的提問時，馬斯克的回復是：這可能在不到 5 年的時間里會實現。因為當前版本的 Neuralinks 是具有約 1000 個電極的半通用神經讀/寫設備，而未來一代的 Neuralinks 將使電極數量會呈數量級增加。 ▲ 圖片來自：Twitter 耳鳴是患者在缺乏外部聲源的情況下，耳內或顱內產生嗡嗡、嘶鳴等不成形的異常聲幻覺。它本身並不是一種疾病，而是某些疾病的症狀。目前可以通過治療根本原因或通過其他減少或掩蓋噪音的治療來改善，讓耳鳴不那麼明顯。 ▲圖片來自：AARP 人的大腦中有 860 億個負責發送和接收信息的神經元，神經元又是通過電信號進行交流的。Neuralink 公司開發的神經植入物和電極陣列設備「Link」，需要直接連接至大腦，將電極放置在神經元附近檢測動作電位，再通過電極傳遞電流進行刺激。 ▲圖片來自：Neuralink 當連接內耳和大腦的神經（稱為前庭耳蝸神經）由於長時間的巨響、受傷或血液供應不足而受損時會引起耳鳴，Neuralink 的設備連接到大腦皮層，正好可以彌補大腦處理運動感覺輸入或輸出能力受損的地方。 其實用類似的方式對耳朵進行治療早已有實踐，比如植入人工耳蝸。結合理論設想和 Neuralink 的設備的後續開發方案，用腦機接口技術來治療耳鳴似乎行得通，但這真的能行嗎？ ▲ 圖片來自：Neuralink Neuralink 的這些技術，最初是想幫助癱瘓患者通過控制計算機和移動設備重新獲得獨立，藉助設備讓人們能夠通過文本或語音合成更輕松地進行交流，未來也有可能應用到治療廣泛的神經系統疾病，恢復感覺和運動功能中（比如減少帕金森造成的運動障礙）。 從目前的設備和技術發展情況來看，Neuralink 的諸多設想似乎還只是紙上的藍圖，縹緲無期。 ▲圖片來自：Neuralink 另外，說到 Neuralink 的腦機接口技術，也不能不提它的風險。FDA（美國食品藥品監督管理局）將...

2021 年 4 月，一隻名為 Pager 的猴子靈活蹬到電腦前，僅憑意念就玩起了經典的桌球球遊戲，螢幕上的桌球球就在它的大腦控制下，一來一回，激烈對戰。 現在不知道 Pager 是不是還活著了。 這只猴子來自馬斯克的腦機接口公司 Neuralink，它腦中植入的意念控制的晶片，未來能讓人類「數字永生」。未來還沒來，Neuralink 已經因為這些活生生的「實驗品」陷入了一場虐猴風波。 事情從 2 月 10 日開始。 美國動物保護組織-藥物醫師委員會（Physicians Committee for Responsible Medicine，PCRM）向美國農業部提出申訴，表示有材料證明 Neuralink 和加州大學戴維斯分校的動物實驗，對猴子造成了極為殘忍的虐殺。 內容主要關於以下幾點： Neuralink 研究人員測試腦機接口的過程中，具有高侵入性的設備和不充分的護理，令獼猴們遭受了非法且極度痛苦的虐待。 實驗共有 9 項違反了《動物福利法》，包括主動減少動物痛苦、使用麻醉劑、每天對動物進行觀察，研究人員配備獸醫的規定等。 最終，實驗室中 23...

「Hello World!」 這是很多初學者首次接觸程式語言時會撰寫的內容。 它對 62 歲的漸凍症患者 Phillip O’Keefe 來說，也是打開新世界的鑰匙。 漸凍症是一種漸進且致命的神經退行性疾病，最後大腦將完全喪失控制隨意運動的能力。 ▲ 簡短的推文，巨大的進步. 藉助 Synchron 公司的腦機接口，O’Keefe 僅用意念「寫下了」這行字，並對外發出了簡單卻又意義非凡的交流信號。 對於螢幕另一端，他表現得像任何用手指敲擊的人。 和騎自行車一樣自然而然 Synchron 成立於 2017 年，是一家神經科技領域的矽谷初創公司，專注於腦機接口研究（Brain Computer Interface,BCI）。 「Hello world」的推文發布在 12 月 23 日，當時 O’Keefe 接管了 Synchron...

還記得馬斯克讓猴子用腦機接口玩遊戲嗎？現在你也可以了，而且還是3A角色扮演大作。 放心，並不用去做手術在腦袋里植入電極，只需要買一個戴在頭上檢測腦電信號的那種頭帶。一位民間高手給經典遊戲《上古卷軸5天際》的VR版增加了一個小功能： 現在你的魔法殺傷力由你真實的精神狀態決定。 在VR遊戲里揮動雙手釋放魔本來就挺炫酷了，有了腦機接口加持更是詮釋出角色扮演的精髓。 △成為真正的抓根寶 Mod會接管原版遊戲中的魔法系統，你的魔法值現在根據腦電波數據決定。 抬起手來看一下藍條，如果注意力不集中，魔法值會下降，法術打出去的傷害也隨之下降。 需要用深呼吸等手段平靜下來，讓魔法值上升，如果升滿的話法術傷害直接翻倍。 是不是有種真正當法師的感覺？ 雖然Mod功能還很簡單，不過更大的意義是展示了全新的可能性。 有玩家評價這個作品是改變電子遊戲操控的先驅，而它的作者們將會成為傳奇。 因為是VR遊戲，玩家需要同時戴上VR頭顯和腦電波頭帶，看起來是這樣的： 耳朵上掛著的那個淺灰色的是Muse頭帶，最便宜的版本售價199美元，摘下來的話是這樣。 他開發的這套程序以遊戲Mod的形式免費發布。（Mod是玩家自己對遊戲的改造程序） 現在Mod剛發布測試版，而且需要額外購買設備，不過也擋不住玩家的熱情。 我知道聖誕節該送給自己什麼禮物了，我控記不住我寄幾，非得試一試。 沒有VR設備玩不了這個的玩家也花時間下載了Mod，只為給作者點贊。 因為遊戲Mod發布網站Nexus有個規則，必須下載過後一段時間才能點贊以防止刷好評。 這樣玩遊戲太有沉浸感 作者隨後演示了在遊戲里跑跑跳跳，注意在VR遊戲里移動不是靠按鍵，而是真的身體在動。 劇烈運動之後抬手一看，魔法值果然歸零了。按他的設計，此時依舊可以釋放魔法，只不過傷害也是0。 如果此時遇到敵人必須想辦法集中注意力，作者自己描述這感覺就像冥想一樣。 輔助冥想其實是頭帶設備開發商的本意，如果不太會的話可以先到官方App里練習一下。 如果敵人就在眼前，情況緊急來不及回復魔法值了怎麼辦？ 那就拔出菜刀上去砍吧，也算還原出一種遊戲里法師害怕被敵人近身的設定吧。 為了輔助校準，最新版Mod中增加了一項頭部運動檢測，如果來回轉頭到處看魔法值也會下降，影響力度占比20%。 因為作者自己也是遊戲玩家，所以最關心的是遊戲沉浸感，而不僅僅是腦電波檢測這項技術。 心率檢測、眼球跟蹤等各種手段他未來都有計劃加入，只為讓遊戲更好玩。 還有一款全新腦機接口遊戲 作者Marius Klug是個狂熱遊戲愛好者，直到他膝蓋中了一箭玩到上古卷軸5這款能自己製作Mod的遊戲，又成了Mod社區的活躍人物。 他的真實身份其實是柏林工業大學的一名神經科學博士生。 學校的實驗室里有一位教授Thorsten Zander，研究方向是用腦機接口檢測大腦的工作負載和注意力。 2016年他剛讀博時就曾設想能不能把這項技術用於他熱愛的遊戲，但當時腦機接口設備還不成熟。 德國的大學果然是嚴格，博士讀到第五年了他也沒畢業。 不過經過幾年的勤學苦練，Klug終於掌握了足夠的知識，市面上也有了可用的腦機接口設備。 從去年開始，他著手自己開發一款腦機接口+VR的遊戲。 因為學業太忙進展一直緩慢，今年他開始轉變思路，利用現成的遊戲做個Mod。 先讓更多玩家能夠參與測試，收集更多數據，幫他改善腦機接口算法。 現在他找人合作成立了遊戲工作室Real Virtual Magic Labs，打算做出真正有趣的腦機接口遊戲。 他認為市面上現有的帶神經反饋的遊戲主要面向科研和醫療場景，普遍枯燥無趣，遊戲玩家根本不會想要去玩。 比如留言中一位玩家患有自閉症、躁鬱症和多動症，他很想知道自己能不能玩這樣的腦機接口遊戲。 Klug回答這正是他想要探索的。 市面上用於治療的神經反饋遊戲太無聊了，很多人玩一下就放棄了。也許像《上古卷軸》這樣的優秀遊戲能讓更多人堅持下去。技術已經准備萬全，只缺一款殺手級應用。 完整視頻：https://www.YouTube.com/watch?v=5WlQyKKgxxIMod下載地址：https://www.nexusmods.com/skyrimspecialedition/mods/58489 參考連結：https://rvm-labs.comhttps://www.nme.com/news/gaming-news/skyrim-mod-uses-literal-brain-power-to-buff-magic-3096809 來源：cnBeta

據媒體報導，無論是用於研究還是用於恢復殘疾人失去的功能，腦機接口(BCI)都顯示出了很大的發展前景。由於微型新傳感器的發展，它們可能很快就會更加有效。在許多現有的BCI中，電極直接植入大腦。通常情況下，只有幾個左右的電極會被植入，每一個刺激和/或監測一個區域多達幾百個神經元的電活動。 ...

布朗大學的一組研究人員展示了人類首次使用高帶寬無線腦機接口(BCI)的場景。該團隊表示，這是邁向完全可植入皮質內腦機接口系統的重要一步。雖然BCI已經在臨床試驗中測試多年，但它們需要電纜將大腦中的傳感陣列連接到能夠解碼信號的計算機，並使用它們來驅動外部設備。 BrainGate的四肢癱瘓臨床參與者已經演示了使用外部無線發射器的皮質內無線BCI。該系統可以以單神經元解析度和全寬帶保真度傳輸腦信號，而無需與解碼系統進行物理綁定。傳統BCI中的電纜被一個最大尺寸約為兩英寸的小型發射器取代，其重量超過1.5盎司。 傳感器單元位於用戶的頭頂，使用有線系統使用的相同埠連接到大腦運動皮層內的電極陣列。最近的研究涉及兩名癱瘓的臨床試驗參與者，使用帶有無線發射器的BrainGate系統。兩名參與者使用無線發射器在標準平板電腦上進行指點、點擊和打字。 研究人員發現，無線系統傳輸信號的保真度幾乎與有線系統相同。參與試驗的人員使用無線系統也能達到類似的點按精度和打字速度。研究人員表示，他們已經證明了無線系統在功能上與多年來作為BCI性能金標準的有線系統相當。 這項成功的研究代表了BCI研究中朝著主要目標邁出了早期但至關重要的一步。該目標是一種可完全植入的皮質內系統，幫助失去行動能力的人恢復獨立。 來源：cnBeta

腦機接口（BMIs）在全球的研究正如火如荼，神經科學家們希望通過這樣一種設備將神經活動映射到相應的行為，它以讀取和解釋大腦活動，並向計算機或機器發送指令。實際上，現有的腦機接口已經帶給人類一些驚喜。例如，用機械手臂連接癱瘓的人，這一裝置可以解釋人的神經活動和意圖，並相應地移動機械臂。但究竟哪種「讀心術」更精確完美？目前科學家仍在探索中。 當地時間3月22日，神經科學頂級期刊《神經元》（Neuron）在線發表了由美國加州理工學院的生物與生物工程學系、陳天橋雒芊芊腦機接口中心（T&C Chen Brain-Machine Interface Center）等團隊的研究人員聯合完成的一項研究，題為「Single-trial decoding of movement intentions using functional ultrasound neuroimaging」。研究通訊作者為陳天橋雒芊芊腦機接口中心主任Richard Andersen教授、長期開發無創成像和細胞功能控制分子技術的Mikhail Shapiro教授。 據加州理工學院介紹，這項合作研究始於2015年Shapiro邀請功能性超聲領域的先驅、法國巴黎文理研究大學的Mickael Tanter教授在加州理工學院做一個研討會。Shapiro、Andersen和Tanter隨後獲得了美國國立衛生研究院腦計劃撥款，繼續進行這項研究。 研究團隊的目標是打破目前腦機接口發展的一個主要限制，也就是設備需要侵入性的腦部手術來讀取神經活動。研究人員開發了一種新型的微創腦機接口，它可以讀出與運動計劃相對應的大腦活動。他們使用了功能性超聲（fUS）技術，它可以精確地繪制大腦深處精確區域的活動，分辨率為100微米，單個神經元大小約為10微米。 沒有參與這項研究的斯坦福大學神經科學家Krishna Shenoy說，「這項研究將使超聲波作為一種腦機接口技術而出名，把它添加到『工具包』中是非常了不起的。」 在加州理工學院對該研究的報道中，Andersen實驗室的博士後研究員、這項研究的共同第一作者Sumner Norman說，「侵入式的腦機接口已經可以讓那些因神經損傷或疾病失去運動能力的人恢復運動能力。」不幸的是，只有少數最嚴重的癱瘓患者有資格並願意將電極植入他們的大腦。 Norman說，「功能性超聲波是一種非常令人興奮的新方法，可以在不損傷腦組織的情況下記錄大腦的詳細活動。我們突破了超聲波神經成像的限制，並為它可以預測運動而激動不已。最令人興奮的是，fUS是一項具有巨大潛力的新技術，這只是我們將高性能、低侵入性腦機接口帶給更多患者的第一步。」 總體而言，所有測量大腦活動的工具都有缺點。例如，植入電極（電生理學）可以非常精確地測量單個神經元的活動，但是它需要將這些電極植入大腦；功能性磁共振成像（fMRI）等非侵入性技術可以對整個大腦成像，但需要笨重昂貴的機器；腦電圖（EEGs）不需要手術，但只能在低空間分辨率下測量活動。 超聲波的工作原理是發射高頻聲波脈沖，並測量這些聲波振動如何在物質中產生回聲，例如人體的各種組織。聲音在這些組織類型中以不同的速度傳播，並在它們之間的邊界上反射。我們所熟知的是，這項技術目前通常被用於子宮內胎兒的成像，以及其他診斷成像。 而超聲波也能「聽到」器官的內部運動。例如，紅血球就像一輛經過的救護車，當它們接近超聲波源時，音高會增加，當它們離開時音高會減少。通過測量這一現象，研究人員可以記錄到大腦血液流動的微小變化。 「當大腦的某一部分變得更加活躍時，流向該區域的血流量就會增加。這項工作的一個關鍵問題是：如果我們有一種技術，比如功能性超聲波，可以為我們提供大腦血流動力學在空間和時間上的高分辨率圖像，那麼這種成像是否有足夠的信息來解碼有關行為的有用信息？」 Shapiro表示，答案是肯定的，這項技術可以產生目標區域神經信號動力學的詳細圖像，這是其他比如功能磁共振成像（fMRI）等非侵入性技術所無法看到的。我們能獲得接近電生理學的細節，但侵入性要小得多。」 為驗證團隊的這項技術，研究人員在兩只恆河猴的頭骨中插入了一些小的超聲波換能器，其大小和形狀與多米諾骨牌差不多。猴子被教會做一些簡單的任務，包括在特定的提示下向特定的方向移動眼睛或手臂。 當這些靈長類動物完成任務時，功能性超聲波測量了後頂葉皮層（PPC）的大腦活動，PPC是大腦中參與計劃運動的區域。Andersen實驗室研究PPC已經有幾十年，之前實驗室已經使用電生理學繪制了該區域的大腦活動圖。為驗證功能性超聲波的准確性，研究人員將功能性超聲波的腦成像活動與先前獲得的電生理學數據進行了比較。 接下來，在加州理工學院陳天橋雒芊芊腦機接口中心的支持下，研究團隊的目標是看看功能性超聲波圖像中依賴於活動的變化是否可以用來解碼非人類靈長類動物的意圖，甚至在它開始運動之前。然後，超聲波成像數據和相應的任務由機器學習算法處理，算法旨在了解大腦活動模式與哪些任務相關。 研究顯示，在幾秒鍾內預測出非人類靈長類動物將要進行的行為（眼球運動或伸展）、運動方向（向左或向右），以及它們計劃何時運動。論文顯示，這一新方法預測猴子眼球運動的准確率約為78%，預測伸展運動的准確率為89%。 「第一個里程碑是證明超聲波可以捕捉到與計劃身體運動相關的大腦信號。」論文的共同第一作者David Maresca說，「功能性超聲成像記錄這些信號的靈敏度和分辨率是功能性磁共振成像的10倍，這一發現是基於功能超聲的腦機接口成功的核心。」 「目前高分辨率的腦機接口使用電極陣列，需要進行腦部手術，包括打開硬腦膜（頭骨和大腦之間的強纖維膜），並將電極直接植入大腦。但是超聲波信號可以非侵入性地穿過硬腦膜和大腦，這種手術比植入電極的侵入性要小得多。」Andersen說。 另外值得值得一提的是，此前有兩項研究曾使用猴子大腦的功能性超聲數據來重建動物所看到的東西或它們的眼球運動。但要做到這一點，就需要對長時間周期或多次運動的信號進行平均。在這項新研究中，研究人員收集了足夠的數據，以便在每次實驗中、每次猴子計劃運動時做出預測。 「這是一個重要的特徵。」莫納什大學的神經科學家Maureen Hagan說，「例如，機械手臂的用戶只需要考慮一次他們想要的運動，就可以讓手臂移動。你不希望實驗對象不得不做很多嘗試的動作來解讀他們的意圖。」 值得一提的是，雖然目前發表的這項研究是在非人類靈長類動物身上進行的，但據加州理工學院介紹，研究團隊與南加州大學神經外科醫生Charles Liu合作的另一項工作正在進行中，目的就是研究這項新技術，參與的人類志願者通常是由於腦外傷而移除了一塊頭骨。 研究團隊認為，因為超聲波可以不受影響地通過這些「聲窗」，所以研究功能性超聲波如何測量和解碼這些個體的大腦活動將成為可能。 斯坦福大學神經科學家Shenoy還評價道，下一步的關鍵是使用計算機實時預測來引導機器人的手或光標。他補充說，從可以解碼的動作的速度和復雜性層面來說，功能性超聲波「在開始接近植入技術的水平之前還有很長的路要走。」 例如，植入電極已經可以對手臂的多個方向進行解碼，而不僅僅是左右方向。但有些病人可能更喜歡一種不用穿透大腦就能將它們連接到電腦上的假體， 「患者希望可以選擇。」Shenoy說。 馬克斯·普朗克神經生物學研究所的神經科學家Emilie Macé補充說，由於血流信號比電信號更加緩慢，速度是功能性超聲波固有的局限性。Macé指出，研究人員需要大約2秒的時間來解碼猴子的運動計劃。但她同時表示，只要電腦能夠根據用戶的提示快速引導機械手臂的精細運動，超聲波仍然可以引導機械手臂。 Macé還預測了該技術的許多未來改進，包括通過對組織的3D成像而不是平面成像來收集更多信息。「這項技術絕對還沒有發揮出全部潛力。」 來源：cnBeta

據外媒報道，將神經活動映射到相應的行為是開發腦機接口（BMI）的神經科學家的主要目標：讀取和解釋大腦活動並將指令傳輸到計算機或機器的設備。雖然這看起來像是科幻小說，但現有的BMI可以，例如，將一個癱瘓的人與機械臂連接起來；該設備可以解釋人的神經活動和意圖，並相應地移動機械臂。BMI發展的一個主要限制是，設備需要進行侵入性的腦部手術來讀出神經活動。但現在，加州理工學院的一個合作項目開發了一種新型的微創BMI，可以讀出與運動規劃相對應的大腦活動。 利用功能性超聲(fUS)技術，它可以從大腦深處的精確區域准確繪制大腦活動圖，分辨率為100微米(單個神經元的大小約為10微米)。新的fUS技術是創造創傷性較小，但仍有很高能力的BMI的重要一步。 「侵入形式的腦機接口已經可以讓那些由於神經損傷或疾病而失去運動的人重新獲得運動，」Andersen實驗室的博士後研究員和新研究的共同第一作者Sumner Norman說。「不幸的是，只有少數最嚴重癱瘓的人有資格並願意將電極植入他們的大腦。功能性超聲是一種令人難以置信的新方法，可以在不損害腦組織的情況下記錄詳細的大腦活動。我們突破了超聲神經成像的極限，並對它能預測運動感到興奮。最令人興奮的是，fUS是一項全新的技術，具有巨大的潛力--這只是我們為更多人帶來高性能、低侵入性BMI的第一步。」 描述這項工作的論文出現在2021年3月22日的《神經元》雜誌上。 一般來說，所有測量大腦活動的工具都有缺點。植入式電極（電生理）可以非常精確地測量單個神經元層面的活動，當然，需要將這些電極植入大腦。功能性磁共振成像（fMRI）等非侵入性技術可以對整個大腦進行成像，但需要笨重而昂貴的機器。腦電圖（EEGs）不需要手術，但只能測量低空間分辨率的活動。 超聲波的工作原理是發射高頻聲音脈沖，並測量這些聲音振動如何在物質中回響，如人體的各種組織。聲音以不同的速度穿過這些組織類型，並在它們之間的邊界處反射。這種技術通常用於拍攝子宮內胎兒的圖像，以及其他診斷成像。 超聲波還可以「聽到」器官的內部運動。例如，紅血球就像一輛路過的救護車，當它們接近超聲波源時，音調會增加，而當它們流走時，音調會降低。測量這種現象使得研究人員能夠記錄下大腦血流的微小變化，最小可達 100 微米（按人類頭發寬度的比例）。 「當大腦的某個部分變得更加活躍時，該區域的血流量就會增加。這項工作的一個關鍵問題是：如果我們有像功能性超聲這樣的技術 在空間和時間上能給我們提供大腦血流動態的高分辨率圖像，是否有足夠的信息從該成像中解讀出一些有用的行為？」 研究人員Mikhail Shapiro說。「答案是肯定的。這種技術產生了我們目標區域神經信號動態的詳細圖像，這是用其他非侵入性技術（如fMRI）無法看到的。我們產生了接近電生理學的細節水平，但過程的侵入性要小得多。」 2015年，Shapiro邀請功能性超聲技術的先驅Mickael Tanter在加州理工學院舉辦研討會，合作由此開始。前Andersen實驗室博士後學者Vasileios Christopoulos（現為加州大學河濱分校副教授）參加了此次講座，並提出了合作建議。隨後，Shapiro、Andersen和Tanter獲得了美國國立衛生研究院BRAIN計劃的資助，繼續進行研究。在加州理工學院的工作由 Norman、前Shapiro羅實驗室博士後研究員David Maresca和Christopoulos領導。與Norman一起，Maresca和Christopoulos是這項新研究的共同第一作者。 這項技術是藉助非人類靈長類動物開發的，它們被教導做一些簡單的任務，包括當得到某些提示時，它們的眼睛或肢體向某些方向移動。當靈長類動物完成任務時，fUS測量了後頂葉皮層（PPC）的大腦活動，這是一個參與規劃運動的大腦區域。Andersen實驗室對PPC的研究已經有幾十年了，之前已經利用電生理學創建了該區域的大腦活動圖。為了驗證fUS的准確性，研究人員將fUS的大腦成像活動與之前獲得的詳細電生理學數據進行了比較。 接下來，通過加州理工學院T&C Chen腦機接口中心的支持，該團隊旨在了解fUS圖像中的活動依賴性變化是否可以用來解碼非人類靈長類動物的意圖，甚至在它發起運動之前。然後，超聲成像數據和相應的任務被一個機器學習算法處理，該算法學習哪些大腦活動模式與哪些任務相關。一旦該算法被訓練，它就會收到從非人類靈長類動物身上實時收集的超聲數據。 該算法在幾秒鍾內預測了非人靈長類動物將要進行的行為（眼球運動或伸出前肢），運動的方向（左或右），以及它們計劃何時進行運動。 「第一個里程碑是表明超聲波可以捕捉到與計劃身體運動的思想有關的大腦信號，」在超聲波成像方面具有專業知識的Maresca說。「功能性超聲成像設法記錄這些信號，其靈敏度和分辨率比功能性核磁共振成像高10倍。這一發現是基於功能超聲的腦機接口成功的核心。」 「目前的高分辨率腦機接口使用電極陣列，需要進行腦部手術，包括打開顱骨和大腦之間的堅固纖維膜--硬腦膜，並將電極直接植入大腦。但超聲波信號可以無創地穿過硬膜和大腦。只需要在顱骨中植入一個小的超聲透明窗口，這種手術的創傷性明顯小於植入電極所需的創傷性。」Andersen.說。 雖然這項研究是在非人類靈長類動物身上進行的，但目前正在與南加州大學神經外科醫生Charles Liu博士合作，對那些因為腦外傷而切除一塊頭骨的人類志願者進行技術研究。由於超聲波可以不受影響地通過這些「聲學窗口」，因此將可以研究功能性超聲波對這些人的大腦活動的測量和解碼能力。 來源：cnBeta

從「有手就行」到「沒手也行」。 可能每個玩家都對V社在眼睛和腦袋上插着閥門的Logo印象深刻。在V社遊戲主菜單出現之前，陰暗的畫面里就會浮現出一個大紅色的閥門來奪走你的注意力。 這兩個Logo代表着「Open your eyes .Open your mind.」（打開眼界，開放思想），是V社創立之初給自己定下的品牌概念。 二十多年過去了，他們仍然堅持着最初的理念。前不久在采訪中，Gabe Newell——也就是G胖稱，為了讓玩家體驗到更全面的沉浸式遊戲，V社正在與OpenBCI公司研究VR BCI腦機接口技術。 簡單來說，腦機接口技術就是將外部設備直接與你的大腦相連，而不必通過你的觸覺視覺等感官來向大腦匯報收集到的信息，這些連在大腦上的通路就能夠直接傳遞感覺和畫面。 同樣，在雙向腦機接口上，也可以直接通過大腦向腦機接口發送命令來完成雙向信息交換。 在V社設計的這款為遊戲玩家製作的腦機接口設備中，玩家只需要戴上能夠與設備相適配的耳機，再搭配腦機接口頭盔，就能夠擁有一場前所未有的擬真遊戲體驗。 G胖在采訪中提到：使用BCI玩遊戲時，接口能夠通過接收腦部發出的信號，比如興奮、喜悅、悲傷等情緒來判斷玩家在遊戲中的沉浸感如何，是否因為遊戲過於簡單而感到無聊，並自動調節遊戲難度。在遊戲中受傷時，玩家也會隨之感受到疼痛。 在使用腦機接口玩遊戲時，玩家可以不再使用「肉體外圍設備」。和直接向腦部輸入信號相比，用眼睛體驗的世界會因為「設備」的損耗而降低遊戲體驗。 但同樣的原理在其他方面的應用卻能獲得意外的效果。如果對於殘疾患者來說，為他們裝上義肢，再對大腦輸入「這是你的手臂」的信號，患者就能很快像在使用自己的手臂一樣熟練使用義肢。 同理，你的手臂也可以變成觸手。 但在這一切正式商用之前，如何保障它能夠不被黑客入侵也成為了一個重要的問題。G胖表示，這一切都將會在完全確保了安全，取得了人們的信任之後進行下去。同時他也認為，腦機接口將會是科技發展的下一個方向，如果2022年的實驗室里沒有腦機接口技術相關的軟件開發人員，將會是件愚蠢的事。 與此同時，這個為遊戲玩家設計的腦機接口設計，將會以開源形式供其他技術整合到頭盔中向大腦發射高頻率信號。 不過，這個技術目前只像一款遊戲剛剛發佈了第一支預告片，現在期待這項設備還稍早了一些。即使到2022年，腦機接口設計能不能商用還有待商榷，但那些曾經在科幻小說中出現的情節——譬如「缸中之腦」，或許真的會成為下一次科技和倫理碰撞的考驗。 來源：遊研社

據外媒PC Gamer報道，G胖近日在接受采訪時表示，V社正在開發一個腦機接口（brain-computer interface）軟件項目。 G胖在接受新西蘭媒體1 NEWS采訪時表示，V社正開發一個開源的腦機接口軟件項目，據稱這個項目將能讓開發者能開始對玩家的腦內信號進行解析。 采訪視頻： 「我們正在研發一個開源項目，以便大家都可以用上能內置在頭戴式設備內的、高分辨率的讀取技術，它還有多種模式。」G胖在接受采訪時說道。 G胖也在采訪中展望了腦機接口技術的未來，他在采訪中將人的肉體形容為一種「外設」，G胖認為，如果不再藉助人的「肉體外設」，遊戲可能會變得比你想象地更具有沉浸感。 「我們會通過人腦直接創造（遊戲）體驗，不再藉助人的『肉體外設』為媒介，而這種體驗會比可能的更好。你習慣於用眼睛來體驗世界，但眼睛是個低成本的方案，提供這個方案的人並不關心故障率和RMA，如果它出了問題也沒辦法有效地進行修復。」 G胖甚至認為，未來我們可以對視覺刺激進行編輯，提高其保真度和沉浸感，在未來甚至真實世界也不再能作為遊戲真實程度的標準：「真實世界將不再是我們最佳視覺保真度的標準，正相反，與能在人們大腦中創造的體驗相比，真實世界反而是平淡、失色而模糊的。」 G胖還將腦機接口比作《黑客帝國》的場景，他表示：「我們將創造出類似於現實的東西，我認為有了腦機接口，我們很快就可以創造出更出色的體驗。」 在談到腦機接口的潛在用途時，G胖表示當人類本身變得可編輯時，事情會變得很奇怪。G胖講道：「當你可以編輯這些定義你是何人的前饋和反饋循環時，這會是一件奇怪的事情。」 這樣的腦機接口設備會讓人們擔心隱私問題，比如該設備所能傳遞的生物和環境信息，向他人提供就連自己也無法理解的信息。 對此，G胖講道：「人們將必有非常高的自信，這些都是安全的系統，並不會有長期的健康風險」 來源：遊民星空