腦機接口技術在卒中後神經系統康復中的應用

2021-01-18 騰訊網

腦-計算機接口(BCIs)可以通過感知大腦活動來控制外部設備，從而使嚴重殘疾的患者能夠與環境互動。 研究人員對於各種侵入性和非侵入性的BCI的技術已經進行了廣泛研究，其中最著名的是EEG。近來，近紅外光譜也得到了研究。BCI設備主要從功能上可分為輔助性BCI與康復性BCI。輔助BCI旨在使癱瘓的患者能夠交流或控制外部機器人設備，例如假肢；康復型BCI旨在促進神經功能的恢復。

腦機接口是一種可以將腦部信號傳遞至體外設備並指導體外設備進行某些特定活動的技術系統。在1968年，Wyrwicka等人記錄了貓的感覺運動節律，並將這些感覺運動節律轉化為感覺反饋，用於獎勵動物並增加它們的感覺運動節律。在一年後，埃伯哈特費茲（Eberhardt Fetz）有效地調節了猴子，使其根據初級運動皮層（M1）中單個神經元的發動率來移動量規，以獲得食物獎勵。 這些發現引發了對大腦生理和行為與工具學習之間聯繫的廣泛研究，並為大多數當前BCI的發展奠定了基礎。 「腦-計算機接口」一詞是雅克維達爾在1973年首次提出的，當時他提出了一種可以將腦電信號轉換為計算機控制信號的系統。 在過去的20年裡，微電極、嚙齒類動物和非人類靈長類動物的單神經元記錄重新點燃並推動了對BCI的研究。儘管神經反饋實驗較早遭受了挫折，但一些研究為腦部活動對神經元功能和某些腦部病理的影響提供了儀器調節的證據，並為BCIs領域的當前工作奠定了基礎。

對於部分喪失手部運動功能的嚴重慢性卒患者，接受無創BCI的訓練與物理治療相結合來逐步恢復日常生活是可行的選擇。然而，慢性中風患者的運動恢復（以及可能在細胞水平的神經元可塑性和恢復）將需要採用植入式無線電極陣列的侵入性BCI方法，使無線電極陣列將大腦皮質永久連接至外圍神經修復裝置，逐步修復神經功能。總之，在短短的二十年中，對BCI的臨床研究為我們提供了極有希望的治療策略，來改善目前難以治療或無法治療的神經損傷患者的康復前景。

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    在遙遠的「人機」預言實現以前，回到腦機接口技術最初的醫學使命，也將幫助我們更多地靠近腦機接口的現實真相。腦機接口那些年腦機接口作為一種不依賴於外周神經和肌肉正常傳出路徑的通訊控制系統可以採集並分析大腦生物電信號，並在計算機等電子設備與大腦之間構建交流與控制的直接路徑。
  • 腦機接口難題不少
    2020-10-23 04:49:23 來源：人民日報敬宜在電影《黑客帝國》中，主人公通過腦機接口與矩陣系統連接，在虛擬世界來去自如；《阿凡達》中，人的意念可以操縱另一個星球上的化身；《阿麗塔：戰鬥天使》則描繪了一個人機共生的世界……這些科幻電影都涉及一項日益受關注的技術
  • 陳根：從醫學使命到現實真相，腦機接口道阻且長
    當然，對於腦機接口未來意義的討論是必要的，這關乎人類文明的生長和社會整體秩序的更新，但事實上，大多數腦機接口技術最初其實是作為醫療應用而被開發。在遙遠的「人機」預言實現以前，回到腦機接口技術最初的醫學使命，也將幫助我們更多地靠近腦機接口的現實真相。
  • 什麼是腦機接口技術？
    而腦機接口技術便可以靠直接提取大腦中的這些神經信號來控制外部設備，它會在人與機器之間架起橋梁，並最終促進人與人之間的溝通，創造巨大價值。其實在很早之前，科學家就已經有了製造早期腦機接口技術的想法，但由於技術的限制，一直沒有什麼實質性的進展。在此後的時間裡，人們針對該技術的算法和應用不斷創新。
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    張韶岷：我個人是覺得埃隆•馬斯克的工程整合能力非常強，對腦機接口技術的工程化或者今後的應用往前推進了很大一步。但是你說革命性的技術或者跟別人有代差的技術，確實暫時沒有看到，更多的是整合了現有神經檢測的技術，但整合本身需要非常強的工程能力。鄒劍宇：腦機接口的目前到了什麼階段？
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    清華大學研發的基於憶阻器陣列的腦電信號處理系統正在測試中。圖片由清華大學提供新華社北京9月22日電（記者郭穎）腦機接口技術作為信息科學與神經科學等多學科交叉融合的前沿領域，在康復醫學、醫療電子等領域得到了廣泛關注與應用。來自清華大學的科研團隊提出基於憶阻器陣列的新型腦機接口，相關研究成果日前在線發表於《自然·通訊》。
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    該接口包含慣性測量傳感器，壓力和溫度傳感器，以及一個可以「全天」持續充電和感應充電的電池，以及模擬像素，該像素在將神經信號轉換為數字位之前對其進行放大和過濾。它將通過藍牙通過皮膚與距離最遠10米的智慧型手機無線配對。植入物最終將可以通過應用程式進行配置，患者可以控制按鈕並將輸出從手機重定向到計算機鍵盤或滑鼠。在今天的會議上播放的預錄視頻中，顯示了N1 / Link向一種算法提供信號。
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    電影《環太平洋》中，「機器人」大戰外星球怪獸，更讓鋼鐵之軀的機器人獲得了人腦的智能。 神奇科幻正逐步走向現實。這得益於「腦機接口」技術的創新發展，自上世紀70年代「腦機接口」技術誕生以來，經過近半個世紀的發展，如今已能實時捕捉大腦複雜神經信號，並用來直接控制外部設備，使得人和機械可以作為一個生命不同組成部分而共存。
  • 腦機接口技術如何具體實現?用不用做手術植入電極
    這一研究最早的應用涉及到視覺和聲覺康復治療。最早期的仿生眼具有嚴重的視覺障礙，而改善後的版本正在進行人類臨床實驗。此外，人工電子耳蝸已經成為最成功而且最普遍的仿生植入物之一，全世界超過30萬患者正藉助這種聽力裝置生活。目前最複雜的腦機接口技術是雙向腦機接口技術（BBCI），這項技術不僅能夠接收神經系統信號還能夠刺激神經系統。
  • 《經濟學人》:腦機接口技術是下一個風口
    科切瓦爾騎自行車摔傷後肩部以下癱瘓，不過他已能設法自己用手進食。如此顯著進步一定程度上歸功於植入其右臂刺激肌肉收縮的電極。不過真正神奇之處不在於手臂，而在於大腦，科切瓦爾可用意念控制手臂。移動手臂的意念反應為大腦運動皮層的神經活動，這些信號被其腦部植入物探測，然後形成指令激活其手臂中的電極。這種意念解碼聽起來也許像是科幻小說的情景。
  • 你知道什麼是「腦機接口技術」嗎？
    當人類思考時，大腦皮層中的神經元會產生微小的電流。人類進行不同的思考活動時，激活的神經元也不同。而腦機接口技術便可以靠直接提取大腦中的這些神經信號來控制外部設備，它會在人與機器之間架起橋梁，並最終促進人與人之間的溝通，創造巨大價值。
  • 馬斯克腦機接口研究很牛嗎？我國在該領域的研究更加美麗
    中國太空人成功地完成了這項全球首次試驗，為比較腦-機接口在地球和太空中的性能提供了重要基準。而這項試驗中所使用的腦-機接口系統是由天津腦科學與類腦研究中心的神經工程團隊開發的。&34;明東教授這樣描繪腦-機接口技術的應用前景，&34;通常情況下，評價BCI系統性能有三個重要的指標，分別是腦控信號的可識別精度
  • 腦機接口技術：正從科幻逐步走向現實
    相信大家都看過《黑客帝國》這部經典的科幻片，在片中，主角們的大腦通過一個線纜與電腦連接後，就可直接憑藉意識暢遊虛擬世界，對於自己不會的東西，只需幾秒鐘，將相關知識輸入大腦即可學會。此外還有卡梅隆導演的《阿凡達》當中，男主角通過意識替換控制阿凡達，然後又可通過阿凡達與飛龍進行意識對接，用意識直接控制飛龍。還有《阿麗塔：戰鬥天使》中的腦神經與電子裝置對接，可直接通過意識自由的控制整個機械軀體。