2021年，加州理工學(xué)院研究人員開發(fā)了一種使用功能性超聲讀取大腦活動的方法，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在物質(zhì)（如人體的各種組織）中的回聲。聲波在這些組織類型中以不同的速度傳播，并在它們之間的邊界反射。

 

　　神經(jīng)元活動的變化會引起它們對氧氣等代謝資源的利用發(fā)生變化。這些資源通過血液重新補(bǔ)充，這是功能性超聲波的關(guān)鍵。在這項(xiàng)研究中，研究人員使用超聲波來測量流向特定大腦區(qū)域的血流的變化。他們可以記錄大腦血液流動的微小變化，空間區(qū)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(xì)胞群的活動，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測量非人靈長類動物頂葉后皮質(zhì)（PPC）的大腦活動，該區(qū)域負(fù)責(zé)規(guī)劃并幫助執(zhí)行運(yùn)動。實(shí)驗(yàn)動物被教會了兩項(xiàng)任務(wù)：移動手來引導(dǎo)屏幕上的光標(biāo)，移動眼睛看屏幕的特定部分。它們只需要考慮執(zhí)行任務(wù)，而不是實(shí)際移動眼睛或手，因?yàn)锽MI可以讀取它們的大腦活動。

 

　　超聲波數(shù)據(jù)被實(shí)時(shí)發(fā)送到解碼器，然后生成控制信號，將光標(biāo)移動到希望的地方。BMI能夠成功地對8個(gè)徑向目標(biāo)執(zhí)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(jī)接口技術(shù)，正在走進(jìn)現(xiàn)實(shí)。“硅谷鋼鐵俠”埃隆·馬斯克對腦機(jī)接口技術(shù)的投入，進(jìn)一步讓它變得炙手可熱，倍受社會關(guān)注。不過從目前來看，這項(xiàng)技術(shù)仍處于起步階段，存在諸多不足。比如侵入式腦機(jī)接口往往對使用者身體帶來損傷，甚至容易在創(chuàng)口引起炎癥反應(yīng)；非侵入式的腦機(jī)接口需要佩戴笨重的頭盔，體驗(yàn)感有待改進(jìn)。與腦機(jī)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(xiàng)技術(shù)迭代升級。