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与大脑协同工作而非对抗的脑机接口:耶鲁大学研究实现直接通过意念玩电子游戏

2026-06-10 07:47 泉水 生物行 阅读 0
核心摘要: 视频游戏控制器的 游戏结束 可能即将到来 耶鲁大学的研究人员开发了一种新型的脑机接口 BCI 让人类可以直接用大脑玩电子游戏 这项发表在 科学进展 上的研究 使用实时功能性磁共振成像 rt-fMRI 关键词:脑电图、近红外光谱

视频游戏控制器的“游戏结束”可能即将到来。耶鲁大学的研究人员开发了一种新型的脑机接口(BCI),让人类可以直接用大脑玩电子游戏。这项发表在《科学进展》上的研究,使用实时功能性磁共振成像(rt-fMRI) 来解码被试的神经活动,并预测他们在简单视频游戏(如赛车游戏)中的决策。该研究不再依赖于通常需要侵入式植入电极的BCI,而是利用“响应反馈”来促进大脑自然产生BCI控制信号,让大脑学会“与BCI协同工作”,从而改善性能。在8-10次训练后,被试学会仅仅通过思考他们想要的动作来移动游戏中的图标,并且他们的游戏表现得到了提高。作者建议,这种非侵入式BCI可用于患有闭锁综合征(LIS)的患者,使他们能够进行交流和控制环境。

脑机接口(BCI)

脑机接口(BCI)是一种能够实现大脑与外部设备(如计算机、假肢)之间直接通信的系统。非侵入式BCI(如脑电图(EEG)、功能性磁共振成像(fMRI))无需手术植入电极。侵入式BCI(如犹他阵列(Utah array))需要手术植入电极,但能提供更高的信号质量。

响应反馈

响应反馈是一种机器学习技术,它使用神经活动的实时反馈来帮助个体学习调节自己的大脑活动(神经反馈)。在本研究中,响应反馈被用于帮助被试学习“与BCI协同工作”,从而改善游戏表现。

主要发现

1. 非侵入式BCI

该BCI使用实时功能性磁共振成像(rt-fMRI)来解码神经活动,无需植入电极。

2. 可训练性

在8-10次训练后,被试学会仅仅通过思考他们想要的动作来移动游戏中的图标。

3. 性能提升

随着训练次数的增加,被试的游戏表现得到了提高。

临床意义

1. 闭锁综合征(LIS)

该BCI可用于患有闭锁综合征(LIS)的患者,使他们能够进行交流和控制环境。

2. 康复

该BCI可用于中风后患者的康复训练。

未来方向

  1. 便携性:开发便携式、低成本的BCI(如基于功能性近红外光谱(fNIRS)或脑电图(EEG)的BCI)。
    其他应用:将该BCI应用于其他领域(如控制假肢、轮椅)。

  2. 脑-脑接口:开发脑-脑接口(BBI),以实现人与人之间的直接交流。

结论

这项发表在《科学进展》上的研究发现,一种使用实时功能性磁共振成像(rt-fMRI)的新型非侵入式BCI,让人们可以通过思考来玩电子游戏。 该BCI可用于患有闭锁综合征(LIS)的患者,使他们能够进行交流。

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