[圖文]美科學家利用腦皮層電圖技術實現心機交互 | 陽光歷史

 

A-A+

[圖文]美科學家利用腦皮層電圖技術實現心機交互

2015年03月24日 科學探秘-短篇 暫無評論 閱讀 124 次

科技時代_美科學家利用腦皮層電圖技術實現心機交互(圖)
 

普通腦電圖監測。採用腦皮層電圖技術比普通腦電圖技術所得到的電極信號更精確,因為普通腦電圖監測僅僅是將電極放置於頭皮之上。



  據美國《每日科學》網站報道,美國梅約醫學中心神經科學家近日在腦電波感應領域取得重大研究突破。在試驗中,神經科學家成功地利用「心機交互界面」技術和腦皮層電圖監測技術在計算機顯示器螢幕上「想」出了字符。當腦電波聚焦於一組字符中的「q」字符時,顯示器螢幕上就出現了「q」。


  在近期召開的「美國癲癇病學會年會」上,梅約醫學中心的神經科學家公佈了這一研究成果。研究人員認為,這一成果代表了他們向「心機交互界面」的終極目標邁出了堅實的一步。未來,「心機交互界面」技術將能夠幫助患者徹底擺脫盧伽雷氏病、脊髓受傷等各種神經系統疾病的困擾,患者可以通過心靈控制自己的假肢。負責該項研究的首席神經科學家傑裡-施博士解釋說,「屆時,美國將有200萬人受益於這種基於『心機交互界面』技術的輔助設備。儘管目前僅僅取得初步成果,但這卻是最關鍵的一步,我們已經可以通過腦電波感應來完成某些特定的任務。」


  施博士的研究團隊還包括美國北佛羅里達大學的克魯森斯基博士,他們決定首先在兩名癲癇症患者身上進行試驗。此前,這兩名患者已經接受過腦皮層電圖手術。在手術中,醫生將電極直接放置於大腦皮層表面來記錄由神經細胞所激起的電信號,這一過程需要借助開顱手術。目前,兩名患者正在接受腦皮層電圖監測。施博士之所以選擇這兩名患者進行「心機交互界面」技術研究,是因為在他看來這種直接接觸大腦皮層的電極所得到的反饋信息比通過普通腦電圖所搜集的信息更直接、更精確。在普通腦電圖技術中,電極僅僅是放置於頭皮之上。據施博士介紹,此前大多數研究心機交互技術的科學家都是利用普通腦電圖技術。他說,「利用普通腦電圖技術和利用腦皮層電圖技術,兩者之間存在很大差別,所能夠搜集到的信息的質量也完全不一樣。頭皮和頭顱骨會散射和扭曲信號,就好像地球大氣層會使星光變得模糊一樣。這也是為什麼心機交互技術研究進展如此緩慢的原因。」


  由於兩名患者腦袋中已經被置入了腦皮層電圖電極,因此研究人員就可以很容易利用這個便利來測試他們的「心機交互界面」系統。在試驗中,兩名患者坐於一台計算機的顯示器前,該計算機上正運行著「心機交互界面」系統的軟體。這種軟體主要是用來翻譯由腦皮層電圖電極所發出來的電信號。首先,研究人員請患者抬頭看顯示器螢幕。在螢幕上有一個由單一字符所組成的6*6矩陣,矩陣的各個方塊中都會顯示一個字符,而且一次只會顯示一個字符。然後,研究人員請患者盯住一個特定的字符,這時計算機軟體就會記錄下患者的腦電波信息。接下來,計算機將每個患者特定的腦電波與「心機交互界面」系統進行校準和調整。調整後,當患者再盯住某一字符時,該字符就會很快出現於顯示器螢幕之上。


  施博士表示,「我們現在已經可以預測患者心裡所想的字符了,而且準確率接近100%。我們的成果已經超越了此前利用普通腦電圖所取得的心機交互成果,而且我們的方法更準確。這種技術將來可能會產生一種傳輸速率更快的通訊方式。我們的目標是,找到一種更有效、更穩定的利用腦電波執行某些特定任務的方法。」


  當然,這項技術目前尚處於初期階段。施博士也承認,要想使得這項技術完美化,就必須讓患者接受開顱手術。此外,研究人員目前還沒有明確究竟需要在大腦中置入多少根電極。不同的患者擁有不同的腦電波,因此計算機軟體也必須要進行相應的校準和調整。施博士說,「這些患者還需要一個計算機來翻譯他們的腦電波。不過,這種計算機將會變得越來越小,可以做成微小的芯片形式,這樣就有可能容易置入。」


  該項研究由美國國家自然科學基金會提供資助,並將繼續開展下去。


標籤:



給我留言