新技術增強非侵入式腦機接口功能

科技日報北京6月19日電 （記者張夢然）在一項針對25名人類受試者的研究中，美國卡內基梅隆大學研究團隊首次成功整合了一種新型聚焦超聲刺激技術，實現了雙向腦機接口（BCI）功能，即對腦電波進行編碼和解碼。這項工作開辟了一條新途徑：通過刺激目標神經回路，不僅可顯著提高信號質量，還可顯著提高整體非侵入式BCI性能。相關論文發表在最新一期《自然·通訊》雜志上。

研究證明，利用聚焦超聲進行精準的非侵入性神經調節，可改善BCI的通信性能。在實驗中，研究人員借助一種“通信假肢”，讓25名人類受試者使用BCI拼寫器拼寫出像“卡內基梅隆”這樣的短語。BCI拼寫器是一個6×6的視覺運動輔助工具，其中包含通常用于交流的完整字母表。受試者戴上腦電圖（EEG）帽，只需看字母，就能產生EEG信號來拼寫所需的單詞。

研究人員將聚焦超聲波束從外部作用于大腦的V5區域（視覺皮層的一部分）時，發現受試者的非侵入式BCI性能大大提高。與以前（包括純處理和解碼記錄信號）相比，加入聚焦超聲神經調節集成的BCI主動改變了神經回路的參與度，最大限度地提高了BCI性能。

研究人員發現，通過聚焦超聲進行神經調節后，顯著提高了θ神經振蕩，從而增強了注意力并提高了BCI性能。

團隊正在進一步研究聚焦超聲神經調節在大腦（視覺系統之外）中的優點和應用，以增強非侵入式BCI性能。他們還在開發更緊湊的聚焦超聲神經調節裝置，以便更好地與基于EEG的BCI和人工智能集成，提高系統整體性能。