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来自（zì）卡内基梅隆（lóng）大学与明（míng）尼苏（sū）达（dá）大（dà）学的研究人员日前（qián）利用（yòng）无（wú）创的脑机接口（BCI）技（jì）术，成功（gōng）开（kāi）发出第（dì）一款由大脑控（kòng）制的（de）机器（qì）人（rén）手臂，具有连续跟踪计算机光标的（de）能（néng）力。该成（chéng）果发表在 Science Robotics上。
仅依靠大（dà）脑意（yì）识实（shí）现无创控制机器人装置，将具（jù）有巨大的应用潜力，尤（yóu）其是将（jiāng）改（gǎi）变瘫痪患者和运（yùn）动障碍患者的生活。
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图 | 无创脑（nǎo）机接（jiē）口（来源：Science Robotics）
无（wú）创脑机接口是（shì）最（zuì）终（zhōng）目（mù）标
在（zài）科幻作品中，意念控制的实现可（kě）以顺手拈来、轻而易举（jǔ）。而在现实（shí）世界中（zhōng），其（qí）背（bèi）后支（zhī）持性的技术——脑机接口技术也（yě）已有近百年的历（lì）史。
一直以来，科学家们希望能够在（zài）脑机接口（kǒu）领域实（shí）现科学研究（jiū）与应用技术（shù）的突破，为许（xǔ）多当（dāng）前仍无法（fǎ）解答（dá）的难题提供更好的探索工具（jù），帮助人类进一步了（le）解自己的大脑，预防、诊断、治疗脑部疾病（bìng），并将这一技术广泛应用于睡眠管理、智能生活和残疾人康复等领域。
如今，脑机接口技术已经（jīng）被证明（míng）能够很好（hǎo）地利（lì）用（yòng）大（dà）脑植（zhí）入物的信（xìn）号来控（kòng）制（zhì）机（jī）器人设备。当机器人（rén）设备可以被高精度控制时，它们可以用来完成各种（zhǒng）日（rì）常任务。
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（来（lái）源：Carnegie Mellon University）
然而，到（dào）目前为（wéi）止，那些脑机接（jiē）口成功地（dì）控制（zhì）机械手臂的研（yán）究，都使用了侵入性的大（dà）脑（nǎo）植入物。这些植入物需要大量（liàng）的医学和外科专业知识才能（néng）正确安装和（hé）操作，更（gèng）不用（yòng）说成本和对受试（shì）者（zhě）的潜在风险。因此，它们的应（yīng）用仅限于少数临床病例（lì）。
另一方面，使用非（fēi）侵入性外（wài）部（bù）传感还存在（zài）诸（zhū）多问题，如（rú）脑机接口设备接收（shōu）的信号“更杂”，导致信号分辨率较低和更不精（jīng）确（què）的控制。开发侵入性较小甚至（zhì）完全无创的脑机（jī）接口技（jì）术，使瘫痪患（huàn）者能够利（lì）用自己的（de）“思想（xiǎng）”控制机器人（rén）肢体（tǐ），是脑机接（jiē）口领域的（de）一大挑（tiāo）战。这种非侵（qīn）入性脑机接口技术如果成功，将会（huì）给许多患者甚（shèn）至（zhì）普通（tōng）人带来巨大的改（gǎi）变。
卡内基梅隆大学（xué）生物医学工程系主任贺斌表示，使（shǐ）用脑部植入物的大脑控制（zhì）机（jī）器人设备已（yǐ）经取得了重大进展，这是一门出（chū）色的科（kē）学。但非侵入（rù）性是最终目标，神经解（jiě）码（mǎ）的进步和（hé）无创机（jī）器人手臂控制的（de）实（shí）用性将对非侵入性神经机（jī）器人（rén）的最终发展产生重大影响。
无创大脑（nǎo）控制机器（qì）人手臂
在最新发表的这篇论文中，贺斌和同事在开（kāi）发低（dī）侵入性或非侵入性（xìng）的脑机接口技术方向（xiàng）取得突破性（xìng）进（jìn）展（zhǎn）。他们（men）利用新颖的传感和机器（qì）学习技术，通过无创神经成（chéng）像和一种新的连续追（zhuī）踪范式，克服了嘈杂的脑电图（tú）信号，显（xiǎn）著改善基于脑电图的神经解（jiě）码（mǎ），从而实现（xiàn）实时连续的机器人设（shè）备（bèi）控制。
利用非侵入（rù）性脑机接口技术，研究人员首（shǒu）次在人（rén）类（lèi）受试者身上，成功（gōng）实现控（kòng）制机器人手（shǒu）臂连续跟踪计算机（jī）屏幕上的光标。在这之前，由人类非侵入性（xìng）控制的机械手臂会跟随移动的光标做出（chū）不稳定、不连续的动作（zuò），而现在，手（shǒu）臂会沿着平（píng）滑、连续的路（lù）径跟随光标。
研究团队还建（jiàn）立了一（yī）个（gè）新的框架（jià），通过增（zēng）加用（yòng）户参与和训练以（yǐ）及脑电信号源成像无创神经数据的空间分辨（biàn）率（lǜ），解决和（hé）改进脑机（jī）接口的“大脑”和“计算机”组件。研（yán）究结果表明，该（gāi）团队解决这一问题的（de）独特方法（fǎ）不仅将 BCI 学习提高近（jìn） 60%，还将计算机光标的连续跟（gēn）踪能力提高了 500% 以上。
这项技术还可以通过提供安全的、非侵入性的“意（yì）识控制”设（shè）备来帮助各种各样的人，这些设备可以（yǐ）让人们（men）与环（huán）境互动并控制他们的（de）环境。
到目前为止，这项技（jì）术已经在 68 名身体健全的（de）人类受试（shì）者（zhě）中进行了（le）测试(每个受试（shì）者（zhě）最多进行 10 次测试)，包括（kuò）虚拟设备控制和（hé）用于持续追踪（zōng）的机械（xiè）手控制。接（jiē）下（xià）来（lái），研究小组还计划在患者（zhě）身上进行相关的临（lín）床试（shì）验。
“尽管使用（yòng）非侵入性信号存在技术挑（tiāo）战，但（dàn）我们（men）完全致力于将这种安（ān）全和经济（jì）的（de）技（jì）术带给可以从中受益的人，”贺（hè）斌说（shuō）。“这项工作代表了无创脑机接（jiē）口（kǒu）的（de）重（chóng）要（yào）一步，这项技术有朝一日可（kě）能成为帮（bāng）助每个人的（de）普遍（biàn）辅助技术。”
