想象一下玩像《馬里奧賽車》這樣的賽車游戲，只用你的大腦在一圈中執(zhí)行一系列復(fù)雜的轉(zhuǎn)彎。

這不是一個(gè)視頻游戲幻想，而是德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校的工程師創(chuàng)建的一個(gè)真實(shí)程序，作為腦機(jī)接口研究的一部分，以幫助改善運(yùn)動(dòng)障礙人士的生活。更重要的是，研究人員將機(jī)器學(xué)習(xí)功能與他們的腦機(jī)接口結(jié)合起來(lái)，使其成為一種萬(wàn)能的解決方案。

通常，這些設(shè)備需要對(duì)每個(gè)用戶進(jìn)行廣泛的校準(zhǔn)——每個(gè)用戶的大腦都是不同的，無(wú)論是健康用戶還是殘疾用戶——這一直是主流采用的主要障礙。這種新的解決方案可以快速了解單個(gè)受試者的需求，并通過(guò)重復(fù)進(jìn)行自我校準(zhǔn)。這意味著多個(gè)患者可以使用該設(shè)備，而無(wú)需針對(duì)個(gè)人進(jìn)行調(diào)整。

José 實(shí)驗(yàn)室的研究生 Satyam Kumar 表示：“當(dāng)我們?cè)谂R床環(huán)境中考慮這一點(diǎn)時(shí)，這項(xiàng)技術(shù)將會(huì)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，因此我們不需要專門(mén)的團(tuán)隊(duì)來(lái)完成這個(gè)漫長(zhǎng)而乏味的校準(zhǔn)過(guò)程。” del R. Millán，科克雷爾工程學(xué)院錢(qián)德拉家族電氣與計(jì)算機(jī)工程系和戴爾醫(yī)學(xué)院學(xué)系教授。 “從一個(gè)病人轉(zhuǎn)移到另一個(gè)病人會(huì)更快。”

免校準(zhǔn)接口的研究發(fā)表 在PNAS Nexus上。

從左到右：薩蒂揚(yáng)·庫(kù)馬爾、侯賽因·阿拉維耶和何塞·德?tīng)?middot;R·米蘭。

受試者戴著裝有電極的帽子，電極連接到計(jì)算機(jī)上。電極通過(guò)測(cè)量來(lái)自大腦的電信號(hào)來(lái)收集數(shù)據(jù)，解碼器解釋該信息并將其轉(zhuǎn)化為游戲動(dòng)作。

米蘭在腦機(jī)接口方面的工作幫助用戶指導(dǎo)和增強(qiáng)他們的神經(jīng)可塑性，即大腦隨著時(shí)間的推移而改變、成長(zhǎng)和重組的能力。這些實(shí)驗(yàn)旨在改善患者的大腦功能，并利用腦機(jī)接口控制的設(shè)備讓他們的生活變得更輕松。

在這種情況下，動(dòng)作是雙重的：賽車游戲，以及平衡數(shù)字條左側(cè)和右側(cè)的更簡(jiǎn)單的任務(wù)。一位專家接受培訓(xùn)，為更簡(jiǎn)單的酒吧任務(wù)開(kāi)發(fā)“解碼器”，使界面能夠?qū)⒛X電波轉(zhuǎn)換為命令。解碼器作為其他用戶的基礎(chǔ)，是避免長(zhǎng)時(shí)間校準(zhǔn)過(guò)程的關(guān)鍵。

解碼器工作得很好，受試者可以同時(shí)接受酒吧游戲和更復(fù)雜的賽車游戲的訓(xùn)練，這需要提前思考幾步才能轉(zhuǎn)彎。

研究人員稱這項(xiàng)工作具有基礎(chǔ)性，因?yàn)樗鼮檫M(jìn)一步的腦機(jī)接口創(chuàng)新奠定了基礎(chǔ)。該項(xiàng)目使用了 18 名沒(méi)有運(yùn)動(dòng)障礙的受試者。最終，當(dāng)他們繼續(xù)沿著這條路走下去時(shí)，他們將在有運(yùn)動(dòng)障礙的人身上進(jìn)行測(cè)試，并將其應(yīng)用于臨床環(huán)境中更大的群體。

“一方面，我們希望將 BCI 轉(zhuǎn)化為臨床領(lǐng)域來(lái)幫助殘疾人;另一方面，我們需要改進(jìn)我們的技術(shù)，使其更易于使用，從而對(duì)這些殘疾人產(chǎn)生更大的影響，”米蘭說(shuō)。

在轉(zhuǎn)化研究的同時(shí)，米蘭和他的團(tuán)隊(duì)繼續(xù)研究用戶可以通過(guò)腦機(jī)接口駕駛的輪椅。在本月的西南偏南會(huì)議和節(jié)日上，研究人員展示了該技術(shù)的另一種潛在用途，控制兩個(gè)手部和手臂的康復(fù)機(jī)器人。這不是新論文的一部分，而是這項(xiàng)技術(shù)未來(lái)發(fā)展方向的標(biāo)志。幾個(gè)人自愿并在幾分鐘內(nèi)成功操作了腦控機(jī)器人。

“這項(xiàng)技術(shù)的目的是幫助人們，幫助他們的日常生活，”米蘭說(shuō)。 “無(wú)論我們走到哪里，我們都將繼續(xù)沿著這條道路走下去，以幫助人們。”