Nature Medicine：腦機(jī)接口，讓癱瘓者也能玩電子游戲

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來源：生物世界

2025-01-21

2025 年 1 月 20 日，斯坦福和密歇根大學(xué)研究人員于 Nature Medicine 發(fā)表研究，開發(fā)出可偵測(cè)解碼癱瘓患者手指動(dòng)作的高性能腦機(jī)接口，能讓患者控制虛擬四軸飛行器玩游戲，滿足其社交娛樂等需求，實(shí)現(xiàn)高運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)度與自由度。

僅僅在美國(guó)，就有超過 500 萬人患有嚴(yán)重運(yùn)動(dòng)障礙。雖然患者許多基本需求能得到滿足，但他們的社交和休閑需求仍有待滿足，例如玩電子游戲。

腦機(jī)接口（brain–computer interface，BCI）被認(rèn)為是運(yùn)動(dòng)恢復(fù)的一個(gè)潛在解決方案，但目前這一技術(shù)難以處理復(fù)雜動(dòng)作，例如單個(gè)手指運(yùn)動(dòng)，而這可以幫助人們進(jìn)行打字、玩樂器或使用游戲手柄等活動(dòng)。

2025 年 1 月 20 日，斯坦福大學(xué)和密歇根大學(xué)的研究人員在 Nature Medicine 期刊發(fā)表了題為：A high-performance brain–computer interface for finger decoding and quadcopter game control in an individual with paralysis 的研究論文。

該研究開發(fā)了一種高性能腦機(jī)接口，通過手術(shù)植入后，能夠偵測(cè)和解碼癱瘓患者的手指動(dòng)作，讓癱瘓患者能夠控制一個(gè)虛擬四軸飛行器，從而讓癱瘓患者可以玩電子游戲。

研究發(fā)現(xiàn) 在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)了一個(gè)腦機(jī)接口，能持續(xù)記錄大腦多個(gè)神經(jīng)元的電活動(dòng)模式來轉(zhuǎn)譯復(fù)雜運(yùn)動(dòng)。該接口被植入一位因脊髓損傷而四肢癱瘓的患者的大腦的左側(cè)中央前回，該腦區(qū)負(fù)責(zé)手部運(yùn)動(dòng)控制。

在患者觀察一只虛擬手進(jìn)行多種動(dòng)作時(shí)，記錄下其神經(jīng)活動(dòng)，然后研究團(tuán)隊(duì)利用機(jī)器學(xué)習(xí)算法識(shí)別與特定手指動(dòng)作有關(guān)的信號(hào)。利用這些信號(hào)，該系統(tǒng)可以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)手指運(yùn)動(dòng)，讓患者能控制三組差異很大的手指組合，包括虛擬手掌的二維拇指運(yùn)動(dòng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了前所未有的運(yùn)動(dòng)精準(zhǔn)度和自由度。

神經(jīng)活動(dòng) 隨后，研究團(tuán)隊(duì)將這種手指控制的應(yīng)用擴(kuò)展到一個(gè)電子游戲里。通過對(duì)腦機(jī)接口解碼的手指動(dòng)作進(jìn)行編程，控制一個(gè)虛擬四軸飛行器的速度和方向，讓該患者可以在電子游戲里駕駛該裝置越過多種障礙賽道。