2021年，加州理工學(xué)院研究人員開(kāi)發(fā)了一種使用功能性超聲讀取大腦活動(dòng)的方法，這是一種侵入性小得多的技術(shù)。

 

　　超聲波成像的工作原理是發(fā)射高頻聲音脈沖，然后測量這些聲音振動(dòng)在物質(zhì)（如人體的各種組織）中的回聲。聲波在這些組織類(lèi)型中以不同的速度傳播，并在它們之間的邊界反射。

 

　　神經(jīng)元活動(dòng)的變化會(huì )引起它們對氧氣等代謝資源的利用發(fā)生變化。這些資源通過(guò)血液重新補充，這是功能性超聲波的關(guān)鍵。在這項研究中，研究人員使用超聲波來(lái)測量流向特定大腦區域的血流的變化。他們可以記錄大腦血液流動(dòng)的微小變化，空間區域只有100微米寬，大約為一根頭發(fā)那么寬。他們能夠同時(shí)測量廣泛分布在整個(gè)大腦中的微小神經(jīng)細胞群的活動(dòng)，其中一些小到只有60個(gè)神經(jīng)元。

 

　　研究人員使用功能性超聲來(lái)測量非人靈長(cháng)類(lèi)動(dòng)物頂葉后皮質(zhì)（PPC）的大腦活動(dòng)，該區域負責規劃并幫助執行運動(dòng)。實(shí)驗動(dòng)物被教會(huì )了兩項任務(wù)：移動(dòng)手來(lái)引導屏幕上的光標，移動(dòng)眼睛看屏幕的特定部分。它們只需要考慮執行任務(wù)，而不是實(shí)際移動(dòng)眼睛或手，因為BMI可以讀取它們的大腦活動(dòng)。

 

　　超聲波數據被實(shí)時(shí)發(fā)送到解碼器，然后生成控制信號，將光標移動(dòng)到希望的地方。BMI能夠成功地對8個(gè)徑向目標執行此操作，而平均誤差很小。

 

【總編輯圈點(diǎn)】

 

　　帶有濃濃科幻色彩的腦機接口技術(shù)，正在走進(jìn)現實(shí)。“硅谷鋼鐵俠”埃隆·馬斯克對腦機接口技術(shù)的投入，進(jìn)一步讓它變得炙手可熱，倍受社會(huì )關(guān)注。不過(guò)從目前來(lái)看，這項技術(shù)仍處于起步階段，存在諸多不足。比如侵入式腦機接口往往對使用者身體帶來(lái)?yè)p傷，甚至容易在創(chuàng )口引起炎癥反應；非侵入式的腦機接口需要佩戴笨重的頭盔，體驗感有待改進(jìn)。與腦機接口相關(guān)的腦科學(xué)、電子信息技術(shù)、材料學(xué)等領(lǐng)域的科研進(jìn)展，將不斷助推這項技術(shù)迭代升級。