有一天假肢会被人类思想所控制吗

近二十年来，斯坦福大学电气工程教授Krishna Shenoy 和他的神经修复术转化实验室的神经科学家 一直致力于植入式脑传感器，使他们能够记录和破译控制身体运动的神经元的电活动。

长期目标：建立假肢，截肢者和瘫痪者可以控制他们的思想。

目前，分析神经活动的过程耗时且费力。但是 在 神经元杂志的一篇论文中，Shenoy和他的团队表明，他们已经建立了一种研究大脑电活动的简单方法。他们的研究结果有朝一日可以打开超级紧凑，低功耗，潜在无线大脑传感器的新时代，这将使思想控制的假肢得到更广泛的应用。

从本质上讲，团队已经规避了今天追踪单个神经元活动的艰苦过程，有利于解码聚合中的神经活动。每次神经元发射时，它都会向下一个神经元发送一个电信号 - 称为“尖峰”。正是这种细胞间的交流将心灵中的观念转化为身体其他部位的肌肉收缩。“每个神经元都有自己的电子指纹，没有两个是相同的，”Shenoy实验室的博士后研究员，该论文的第一作者Eric Trautmann说。“我们花了很多时间来分离和研究个体神经元的活动。”

神经科学家将这个过程称为“尖峰排序”，并且必须在每个实验中对每个神经元进行一次研究，这种努力每年耗费数千小时的研究人员时间，并且随着科学家建造更大的植入物，这种努力将变得更加耗时。电极数量。实际上，研究人员估计传感器将有1000个或更多的电极 - 从现在的100个开始 - 此时，每个实验需要100个小时或更长时间的神经科学家手动对尖峰进行分类。

为了记录许多神经元的活动而没有尖峰分选的复杂性，研究人员从统计学中借鉴了一个理论，该理论表明即使在单个电极上记录了几个神经元，它们也能揭示大脑活动的模式。然后他们通过实验证明了他们的方法 他们使用了一种新型电极，用于拾取小鼠的大脑信号，并采用这种技术记录恒河猴的大脑信号。他们同时记录了数百个神经元，并证明他们可以获得猴子大脑活动的准确描述，而无需进行穗分类。

研究人员相信，他们的工作将最终导致神经植入物使用更简单的电子设备来跟踪比以往更多的神经元，并且也更准确地这样做。关键是将复杂的新采样算法与这些小电极相结合。到目前为止，这种小电极仅用于控制像计算机鼠标这样的简单设备。但是，将用于记录脑信号的硬件与采样算法相结合，创造了新的可能性。研究人员可能能够通过大脑的较大部分部署小电极网络，并使用算法对大量神经元进行采样。这可以提供足够准确的大脑信号信息来控制能够快速和精确运动的假肢手，例如投球或拉小提琴。

更好的是，Trautmann说，新的电极，加上采样算法，最终应该能够记录大脑活动，而无需今天需要的许多电线将信号从大脑传送到任何计算机控制假体。无线功能将彻底解除当前解码神经元活动所需的庞大计算机用户的需求。

“这项研究有一个充满希望的信息，即大脑中的观察活动比我们最初的预期更容易，”Shenoy，Hong Seh和Vivian WM Lim工程学教授以及该论文的高级作者说。