头痛从外面读取大脑可以破解大脑活动而不打开头骨吗? print-edition iconJan 4th 2018

日期:2017-10-17 03:00:04 作者:宋筑 阅读:

<p>PATRICK KAIFOSH的左手平放在他面前的桌子上偶尔他的手指抽搐或他的手掌从表面略微上升没有什么可以将这些动作与他面前的平板电脑上发生的事情联系起来</p><p>正在玩小行星然而他正在屏幕上控制太空飞船,因为它旋转,推力和射击是什么使他能够这样做的是一个带有小金条的防护带,它位于左前臂的中间位置每个杆包含一些设计用于拾取运动单位的信号(运动神经元,从脊髓伸出的细胞和它控制的肌肉纤维的组合)这些数据由机器学习算法处理并转化为游戏中的动作Kaifosh博士CTRL-Labs的联合创始人,设备背后的创业公司,已经学会对这些信号进行令人印象深刻的控制,几乎没有任何明显的动作</p><p>有人说Kaifosh博士和Thom的说法正如他的联合创始人Reardon所说,CTRL-Labs创造了一个脑机接口是无意义的</p><p>汗带远离大脑,它所拾取的信号不仅是由运动神经元的发射产生的,而是由肌肉的电活动“如果这是BCI,那么当我在键盘上打字时手指的移动也是大脑输出,”一位研究员Krishna Shenoy嗤之以鼻,他是斯坦福大学神经修复系统实验室的负责人</p><p>该公司的顾问,认为它处于分歧的右侧“测量手的运动是动作捕捉它们正在拾取肌肉放大的神经活动”无论语义如何,听取公司背后的逻辑是有益的</p><p>决定记录周围神经系统的活动,而不是直接在头脑中查看该创业公司想要创建一种消费产品(其潜在用途包括作为虚拟现实中交互的界面)创始人说,期望消费者进行脑部手术是不合理的,目前读取大脑的非侵入性选择提供了嘈杂,难以阅读的信号“对于机器学习的人来说,毫无疑问你更喜欢哪种数据集 - 皮质神经元或运动神经元,“Reardon博士说,这种侵入程度和大脑信号保真度之间的权衡是寻找改进的BCI的一个大问题但是很多人都试图找到一种从头骨外读取神经代码的更好方法从外部读取电活动的最简单方法是进行脑电图(EEG)并不是那么简单传统上,它涉及戴着一个包含大量电极的帽子压在头皮表面为了提高信号质量,经常使用导电凝胶</p><p>之后需要洗发水</p><p>有时,头皮的皮肤会变粗糙,以获得更好的连接效果</p><p>离开作为一种消费者体验,它可以去看牙医,但不是很多</p><p>一旦开启,每个电极都会吸收数千个神经元发射产生的电流,但只有在电极所覆盖的区域内,大脑深处发射的神经元才是没有检测到信号被皮肤,骨骼和膜层分离,使大脑与电极分离</p><p>来自眼睛和颈部运动或紧握颌骨的肌肉活动(CTRL-Labs寻找的那种)可以压倒神经数据即便如此,一些EEG信号足够强大,可以非常可靠地被拾取</p><p>例如,“事件相关电位”是大脑可靠地发出的电信号,以响应某种外部刺激</p><p>误差相关电位(Errp),当用户发现错误时发生麻省理工学院的研究人员将戴着EEG帽的人类观察者连接到称为Baxter的工业机器人,因为它执行了分类任务如果Baxter犯了错误, n观察者大脑中的Errp信号警告机器人其错误;有帮助的是,如果百特仍然没有做出反应,那么人类大脑产生了更强的Errp信号如果帽子适合Neurable,一家消费者创业公司开发了一款只有七个干电极的EEG耳机,它使用一个名为P300的信号让用户玩虚拟现实(VR)逃脱游戏这个信号是惊喜或认可的标志 想想“大脑”这个词,然后在屏幕上随机观看一系列字母闪烁;当字母“b”出现时,你几乎肯定会发出一个P300信号在Neurable的游戏中,你所要做的就是专注于一个物体(一个球,比如说)让它朝向你或者被投掷到一个目标Ramses Alcaide,Neurable的老板,看到迪士尼(Star Wars和Marvel特许经营权的所有者)等娱乐公司在主题公园和街机游戏中获得软件许可的可能性柏林TechnischeUniversität的Thorsten Zander认为“被动”EEG信号(那些不受外部刺激引起的刺激)也可以得到很好的利用研究表明,脑波活动的变化取决于一个人的警觉,困倦或专注程度如果脑电图可以可靠地选择它,可能是外科医生,飞行员或可以确定正在变得危险疲惫的卡车司机研究表明,脑电图所显示的人们的精神状态与他们在行李X射线中发现武器的能力之间存在很强的相关性</p><p>然而,脑电图的用途是emain限制在驾驶舱,汽车或机场等现实环境中,肌肉活动和环境电力可能会混淆任何神经信号至于Neurable的游戏,它不仅依赖于大脑活动,而且还部署了眼动追踪技术</p><p>看看球员在哪里看Alcaide医生说系统可以单独使用大脑信号,但是用户很难解开两个其他非侵入性选项也有缺陷脑磁图可以测量大脑中电活动产生的磁场,但是它需要一个特殊的空间来保护机器免受地球磁场的影响功能性磁共振成像(fMRI)可以发现血液氧合的变化,这是神经活动的代表,并且可以在大脑的一小块区域内归零但是它涉及一个大的,昂贵的机器,并且神经活动和血流之间存在滞后如果任何区域可能在大脑的非侵入性记录中产生重大突破,那么它就是一种变化关于fNIRS,实验中使用的红外技术允许锁定的患者进行通信本质上,通过颅骨发出的光被吸收或反射回探测器,提供大脑中正在发生的事情的图片</p><p>不需要笨重的设备,与EEG不同,它不测量电活动,所以它不会被肌肉活动混淆Facebook和Openwater都在集中精力在这个领域突破的障碍是艰巨的,然而当前的红外技术测量了一个附带现象,血液氧合(其程度影响光的吸收),而不是神经元的实际发射光通常只穿透皮质几毫米而且因为光在组织中散射(想想当你按压时你的整个指尖发红的方式一个反对它的手电筒),反射信号的确切来源很难识别Facebook并没有多说它在做什么它的努力是由Mark Chevillet领导,他加入了约翰霍普金斯大学社交媒体巨头8号楼的消费者硬件团队</p><p>为了应对光散射通过大脑的问题,团队希望能够接受两个弹道光子,它以直线穿过组织,以及它所谓的“准弹道光子”,它略微偏离,但仍然可以追溯到一个特定的来源时钟正在嘀咕着Chevillet博士有一年的两年计划留下来证明该公司的目标是每分钟100字的脑控制打字,使用当前的侵入性细胞记录技术,并制定路线图,以非侵入性方式复制这种水平的性能Openwater是不那么守口如瓶的女士杰普森表示,她在旧金山的创业公司使用全息术来重建光线在身体中的散射,因此它可以抵消这种影响</p><p>她建议,Openwater已经创造了具有fMRI机器分辨率的十亿倍,可以穿透皮层到10cm的深度,并且可以在几毫秒内采样数据Openwater尚未展示其技术,因此这些说法无法验证大多数BCI专家都持怀疑态度但是Jepsen女士有一个消费电子和显示技术的令人印象深刻的背景,以及其本质的突破颠覆了传统智慧 开发人员工具包将于2018年推出</p><p>与此同时,其他破译大脑语言的努力正在进行中</p><p>一些涉及向下游进入周围神经系统的一个例子是CTRL-Labs;另一个是由哥伦比亚大学的Qi Wang提供的,他研究了蓝斑的作用,这是一个深入脑干的核心,在调节焦虑和压力方面发挥作用王医生正在研究刺激迷走神经的方法</p><p>从大脑进入腹部,通过皮肤看他是否可以影响蓝斑其他人正在寻找不涉及钻探头骨的侵入性方法一个想法,来自一家名为SmartStent的公司,使用部分与大学合作开发的技术墨尔本,是使用称为“stentrode”的支架状装置,其上镶有电极</p><p>它通过颈部的一个小切口插入,然后通过血管向上引导覆盖大脑一旦设备位于正确的位置,它从大约火柴棍的大小扩大到血管的大小,组织长到它的脚手架,保持它的位置人体试验的导体将于明年开始另一种方法是将电极放在头皮下但不在头骨下面,一位隶属于Wyss中心的神经学家Maxime Baud想要做到这一点,以便监测癫痫患者的长期癫痫发作模式他希望一旦这些模式被揭示,