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|重磅！“脑机接口”江苏已经用上了( 二 )


马斯克的芯片真能“读取”大脑？
好比在新街口听到长江里的汽笛声
但是即便是这样的进步 ， 仍然还是有局限 。 成惠林教授分析 ， 新的芯片将电极做成了密集排列的微针 ， 那一小片“电极阵” ， 其实只能探索电极周边区域一小块脑部的电信号活动 ， 并不是植入一块硬币大小的芯片就能“读取”整个大脑 。
“以大家幻想的读心术为例 ， 我们的大脑语言区在左脑 ， 如果将这块硬币大小的芯片植入左脑语言的特定区域 ， 那么我们思考、说话 ， 它会有明显反应 ， 但如果将它植入右脑 ， 它能接收到的信息就极为微弱 。 ”成惠林教授打了个比方 ， 那感觉就像南京人呆在市中心新街口听到长江里航船的汽笛声 ， 远、微弱且变形 。 现在植入这块硬币大小的芯片也要开颅 ， 是个大动作 ， 要实现全脑读取 ， 远不是一块“硬币”可以解决的 。
植入后 ， 能不能将脑电波“翻译”到位？
从芯片读出的脑信息 ， 可能和我们现在看太空差不多
读取是一回事 ， 破译又是另一回事 。 多年来 ， 如何减少脑机接口中采集芯片植入的手术创伤 ， 以及精确解读所采集到的大脑语言 ， 一直是制约脑机接口发展的技术瓶颈 。
“我们看这硬币大小的芯片读取的信息 ， 可能和我们现在看从宇宙中收集到的无线电信号一样 ， 海量而没有规律 ， 也破译不出来 。 ”成惠林告诉采访人员 。
张潇洋博士告诉采访人员 ， 正确读取所采集到的大脑语言是更具挑战性的科学难题 。 虽然 ， 科学家们已经在大脑基本运动功能控制的解码中取得了较大突破 ， 然而大脑对于复杂、精细运动行为的编码 ， 以及情绪、情感等脑的高级功能的编码还有待进一步解析 。
“解码”脑部信号的过程是怎样实现的？南大脑科学研究院董昊教授介绍 ， 大脑中同一类神经元的运动信号虽然“因人而异” ， 但有着共性的特征 。 比如兴奋或是平静 ， 脑电波的轨迹都有着独有的“标记” ， 通过对这些轨迹的分析 ， 可以“读懂”大脑“正在想什么” 。
辅助“解码”的工具便是机器学习 。 董昊举例 ， 美国杜克大学曾为一个瘫痪病人定制过一个个性化的脑机接口 ， 通过读懂瘫痪病人的脑部信号 ， 来实现坐起来、行走 ， 甚至是先迈左腿还是右腿的细节动作 。
“用一束光操控大脑”
光遗传技术已广泛应用于日常科研
神经生物学领域目前还有一项十分流行的技术——光遗传 ， 可以通过光去遥控大脑 。 所谓的光遗传技术 ， 是指将光敏蛋白通过遗传学的方法特异性的表达于特定脑区的一类神经元或神经纤维上 ， 从而实现对特定脑区或神经环路的光激活/抑制 。 张潇洋介绍 ， 在南京大学生科院运动与行为神经生物学实验室 ， 光遗传已被广泛的应用于日常的科研工作中 。。
张潇洋博士和同伴一道 ， 展示了一只已在大脑中成功表达光敏蛋白 ， 并埋入光纤的大鼠 ， “我们现在通过光激活这一脑区 ， 观察光激活这一脑区对动物焦虑情绪的影响 。 ”张潇洋展示了一个实验用的高架十字迷宫装置 ， 迷宫由一对开臂和一对闭臂组成 。 采访人员注意到 ， 工作人员在光刺激大鼠后 ， 大鼠在高价十字迷宫闭臂中的时间显著增加 ， 提示光激活的相关脑区与焦虑情绪的编码密切相关 。
“128个电极的帽子”
通过血红蛋白的含氧量来判定脑部活动
在南京大学匡亚明学院 ， 采访人员见到了“近红外光学脑成像系统” 。 除了显示器和相关的设备 ， 一个连着128个电极的“帽子”十分引人瞩目 。 南大脑科学研究院董昊教授介绍 ， “帽子”上的128个电极 ， 就是128个通道 ， 它们可以读取大脑皮层不同位置的信号 ， 通过对大脑皮层血红蛋白含氧量的高低对比 ， 来判定脑部活动 。
“测试的时候 ， 我们会让被测试人参与某项实验 ， 比如观看喜剧片或是恐怖片 ， 大脑受到的刺激和反应是不一样的 。 ”董昊表示 ， 大脑是非常复杂的组织 ， “近红外光学脑成像系统”希望捕捉到大脑各处的各种各样的信号 ， 从而得到相关功能的数据 ， 开展进一步的研究 。


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