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哈佛大学实现脑电波控制老鼠摆尾:非侵入式脑-脑接口新突破

哈佛大学实现脑电波控制老鼠摆尾:非侵入式脑-脑接口新突破

近日,美国哈佛大学医学院的科学家在《PLOS ONE》期刊上发表了一项突破性研究,成功实现了人类通过脑电波对老鼠进行“精神控制”——志愿者仅凭意念即可使老鼠摆动尾巴。这一成果标志着非侵入式脑-脑接口技术迈出了重要一步,为未来帮助瘫痪患者恢复运动功能提供了新思路。

研究团队由柳承世(Seung-Schik Yoo)博士领导,他们开发的“精神控制”系统原理相对简单:人类志愿者佩戴电极帽记录脑电图(EEG)信号。当志愿者注视屏幕上的频闪信号时,其脑电波会与频闪频率同步(即产生稳态视觉诱发电位,SSVEP)。随后,志愿者将注意力转移到正在摆动的老鼠尾巴上,注意力的变化会干扰脑电波,产生特定的信号变化。这一干扰信号经计算机处理后,被发送到超声波发生器上。超声波聚焦于老鼠大脑中控制尾巴运动的运动皮层区域,刺激神经元,从而引发尾巴摆动。为确保超声波精准聚焦,老鼠被麻醉并固定。

实验结果显示,全部6名志愿者均能成功使老鼠尾巴运动。在最优条件下,从人脑产生信号到老鼠尾巴运动的响应精确度高达94%。柳承世博士表示,在可预见的未来,两个人甚至可能通过类似系统实现脑电波控制的相互运动。

此前,已有研究通过读取特定脑电波来控制机械臂或游戏按键。例如,柳承世团队曾利用志愿者想象唱歌或做算术题时的脑电波来控制鼠标移动。然而,操控生物体显然更具挑战性。今年2月,杜克大学科学家通过植入微电极阵列实现了两只老鼠之间的脑-脑通信,但该方法需要侵入性手术。相比之下,哈佛团队的实验无需手术植入电极,仅依靠非侵入式脑电记录和超声波刺激,这是通向实用化脑-脑接口系统的重要进展。

尽管如此,“精神控制”距离实际应用仍有很长的路要走。当前系统依赖于对频闪节律的被动反应或特定思维活动的信号解读,尚无法“读懂”自主思维。此外,超声波必须精准聚焦于目标大脑皮层区域,限制了系统的灵活性和便携性。但这一研究无疑为未来脑-脑接口技术的发展奠定了坚实基础。

(责任编辑:泉水)