腦機接口新進展：有望建立高速神經(jīng)寬帶接口

 近日，美國國防研究計劃局（DARPA）關(guān)于腦機接口的項目又有了新進展，其中參與該項目的一家名為Paradromics的初創(chuàng)公司表示，現(xiàn)在正在致力于開發(fā)一種將大腦連接到計算機的新技術(shù)，將實現(xiàn)以每秒千兆比特的速度傳輸數(shù)據(jù)，從而創(chuàng)建高速的神經(jīng)寬帶接口。

高速神經(jīng)寬帶接口 讓大腦和計算機之間傳輸速度達新高
此前7月份的時候，Paradromics獲得了美國國防部研究計劃署資助的1800萬美元，以用來開發(fā)人造植入設(shè)備?，F(xiàn)在，該公司表示，預計將于2021年開始針對該設(shè)備進行臨床試驗。
近期，該公司專注于研發(fā)一種“皮質(zhì)調(diào)制解調(diào)器”來恢復失去談話能力的人的語言表達功能，如幫助物理學家史蒂芬·霍金的Lou Gehrig病患者。
對此，Paradromics公司首席執(zhí)行官Matt Angle表示：“當您將大腦連接到電腦時，您可以將大腦連接到計算機的任何硬件配置上，實現(xiàn)如語音、視頻等功能。醫(yī)學上，醫(yī)生無法輕易地讓人的眼睛重新看見光明。但是，通過用腦機接口代替人體的神經(jīng)連接，可以顯著改善此前麻煩不斷的生活?！?腦機接口新進展：有望建立高速神經(jīng)寬帶接口
目前，關(guān)于腦機接口技術(shù)的新進展是癱瘓患者可以利用大腦的意識，通過神經(jīng)植入物來控制假肢，該技術(shù)甚至讓使用者對假肢的接觸有些微的感覺。同時，在視覺研究領(lǐng)域，已有一種視網(wǎng)膜植入物可以通過腦機接口技術(shù)實現(xiàn)對視網(wǎng)膜色素沉著癥患者的視覺的“恢復”。
但是該領(lǐng)域的一個重大突出問題還在于如何快速地向大腦發(fā)送更多信息，換言之，就是如何增加信號傳輸?shù)膸挕?
高速神經(jīng)寬帶接口 讓大腦和計算機之間傳輸速度達新高
現(xiàn)在先進的技術(shù)，體現(xiàn)在一個叫做猶他陣列的系統(tǒng)中，該系統(tǒng)一次可以在大腦中安裝128個電極。
但Paradromics希望，當猶他陣列部署到幾十個電極的情況下，獨立信道的數(shù)量可以達到數(shù)十萬個。對此，Angle說道：“如果100個信道就可以達到現(xiàn)在的水平，那十萬個甚至一百萬個信道可以做的就非常之多了?！?
為此，該公司正在開發(fā)神經(jīng)輸入輸出總線（NIOB），以實現(xiàn)一種能夠閱讀和刺激大腦的腦調(diào)制解調(diào)器。NIOB采用的是可擴展的模塊化設(shè)計，每個厘米寬的芯片可容納約50000個超薄的微線，該芯片放置在大腦上。
其中，每個微線連接3-5個個體神經(jīng)元，故而NIOB可以通過與神經(jīng)元的電活動相互作用實現(xiàn)信號的傳輸。每次神經(jīng)元發(fā)射信號時，就會釋放電脈沖，而這些脈沖會被微線記錄下來。通過微線，大腦能夠與計算機實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的互換。
高速神經(jīng)寬帶接口 讓大腦和計算機之間傳輸速度達新高
據(jù)了解，布朗大學和哥倫比亞大學也在共同進行此項目的研究。
值得注意的是，為了達到預期的信號強度，目前微絲必須放置在腦中，這意味著植入NIOB需要進行一次風險極高的手術(shù)。
對此，Angel表示，腦外科手術(shù)雖然是侵入性的，但人們需要它。
隨著項目的一步步推進，腦機接口技術(shù)將會愈加成熟，但筆者認為，采取侵入性的方式終究不是優(yōu)選，未來可以融合新材料等相關(guān)技術(shù)，實現(xiàn)非侵入式腦機接口，以實現(xiàn)技術(shù)的完善，并減少對患者的傷害。