當前位置:智能 > 正文

腦機接口實現了長期的穩定解碼?

2020-09-14 10:25:48  來源:DeepTech深科技

如果你的電腦,每天使用前都要花時間重裝系統,是不是難以想象。腦機接口目前差不多就是這個情況,因為還沒有實現長時間穩定解碼,使用者不得不每天重新校準。

近日,加州大學舊金山分校醫學院神經科學研究所在這一方面取得了進展。研究人員使用了 EcoG 電極,通過人腦和機器學習算法的共同學習,實現了長期的穩定解碼,讓癱瘓病人的腦機接口能夠 “即插即用”。相關論文發表在 Nature biotechnology 上。

圖 |“即插即用” 腦機接口論文發表在 Nature Biotechnology 上 (來源:Nature Biotechnology)

該論文的通訊作者,加州大學舊金山分校神經病學系副教授 Karunesh Ganguly 表示,“現有的系統不得不每天進行重新設置和校準,無法接入大腦的自然學習過程。這就像要求一個人從零開始,一遍又一遍地學習騎自行車。” 而他們的最新研究 “使人工學習系統順利地與大腦復雜的長期學習模式一起工作,這在癱瘓病人身上是前所未有的。”

ECoG 電極與機器學習算法

研究使用是 ECoG 電極,它的形態是一層排列著金屬電極點的硅膠片,需要進行外科手術將其植入腦中,植入的位置是大腦皮層以上,硬腦膜以下。ECoG 電極在臨床上,經常被用來進行癲癇病人的病灶監測。

圖 | 研究中使用的 ECoG 電極(來源:UCSF)

另外常被使用的腦機接口材料,比如猶它電極,形態是尖銳的陣列,電極長度為 1.0mm 或 1.5mm,能夠刺入大腦皮層,獲得更為清晰的信號。但是由于電極進入大腦皮層,其電極尖端的導電材料和絕緣層都會被大腦組織緩慢腐蝕。

圖 | ECoG 電極和猶它電極

腦機接口是一個閉環系統,也就是要實現人腦神經活動與機器信號之間的連通循環,這其中的訓練過程至關重要。

這次研究的目標是讓四肢癱瘓的人用意念控制光標。研究人員設計了一個算法,利用機器學習,將記錄到的大腦活動與用戶想要的光標移動相匹配。

兩個訓練階段,讓大腦記住 “模型”

訓練大致經過了兩個階段。

最初,研究人員每天重置算法。參與者首先想象特定的脖子和手腕的運動,同時觀察光標在屏幕上的移動。漸漸地,算法更新,使得光標的移動與大腦活動相匹配,從而有效地將光標的控制傳遞給用戶。

然而,每天重復這個過程會嚴重限制可以達到的控制水平??刂七@個裝置可能需要幾個小時,有些時候參與者不得不完全放棄。

第二個階段,研究人員不再每天重置算法,讓算法持續更新以匹配大腦活動。這個階段中,大腦信號和機器學習算法的持續相互作用讓性能實現改進。

最初,每天都有一些失去的東西需要彌補,但是很快,參與者就能夠立即達到最高水平的表現。“我們認為這是試圖在兩個學習系統——大腦和計算機——之間建立伙伴關系,最終讓人工界面成為用戶的延伸,就像他們自己的手或胳膊一樣。”Ganguly 說。

研究人員觀察到,參與者的大腦活動似乎形成了一種具有持續性的控制腦機接口的心理 “模型” ,這在日常重置和校準中從未發生過。持續學習幾周后,當界面被重置時,參與者迅速重建相同神經活動模式,來控制設備。

“大腦只是迅速地收斂回同樣的解決方案。”Ganguly 說。

最終,研究人員關閉算法的自身更新,參與者也可以簡單地開始每天使用界面,而且不需再訓練或重新校準。在沒有再訓練的情況下,44 天內的表現并沒有下降,而且參與者甚至可以連續幾天不練習,操作水平也不下降。

這項研究的成果充分利用了 ECoG 界面的穩定性和神經可塑性。接下來,研究者希望能夠實現穩定地操作機械臂,這是一個更復雜的系統。

推薦閱讀

外媒:特斯拉計劃在德國安裝更多快充V3充電樁

特斯拉計劃在德國安裝更多快充V3充電樁,V3充電樁可以讓特斯拉Model 3實現充電5分鐘,行駛120公里。 【詳細】

蘋果注冊多個"Apple One"域名意欲何為?

據9to5mac 報道,繼此前有外媒通過 Android 版 Apple Music 應用確認蘋果全家桶服務 Apple One的存在后,現在有外媒在 iOS 代碼 【詳細】

羅永浩李楠離開手機圈后越來越投機?

之前都在做手機的時候,錘子創始人羅永浩和魅族副總李楠可以說是對手,然而兩個人現在都離開了手機圈,共鳴反而越來越多。昨天羅永浩在微博 【詳細】

windoes10最新版本 版本號升至Build 19041.508

在本月的補丁星期二活動中,微軟面向 Windows 10 系統發布了新的累積更新。其中,Windows 10 Version 2004 功能更新獲得了編號為 K 【詳細】

qq最新版戳了戳有什么用?

微信的拍一拍功能大家都比較熟悉了,而今天最新發布的安卓QQ 8 4 8版本,也上線了自己的拍一拍功能,不過名字叫戳一戳和微信拍一拍類似,Q 【詳細】

關于我們  |  聯系方式  |  免責條款  |  招聘信息  |  廣告服務  |  幫助中心

聯系我們:435 203 [email protected] 備案號:滇ICP備20006242號-2

科技新聞網 版權所有

卡五星麻将下载 最新北京麻将下载 怎么下载甘肃快三 上海麻将免费下载 麻将游戏外挂靠谱吗 真钱斗地主下载 江苏体彩七位数走势图 安徽十一选五技巧 nba国王vs山猫 长沙麻将高级技巧 天天乐游戏官网 安装中国福利彩票软件 118免费高清图库 山东体彩十一运夺金 11167排列3走势 天才麻将少女全国篇 熊猫麻将怎么成为代理