9 月 7 日，影響因子比主刊 Nature 還高的《自然生物技術(shù)（Nature Biotechnology）》，發(fā)表了加州大學(xué)舊金山分校的一項(xiàng)突破性進(jìn)展。

加州大學(xué)舊金山威爾研究所的神經(jīng)科學(xué)研究人員通過(guò)一個(gè)人腦控制假肢的研究證明，機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)可以幫助癱瘓患者通過(guò)大腦活動(dòng)學(xué)習(xí)控制電腦光標(biāo)，而不需要大量的日常再訓(xùn)練。

這項(xiàng)可以讓大腦和機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)隨著時(shí)間推移建立穩(wěn)定“伙伴關(guān)系”的“即插即用”技術(shù)的成功，正是過(guò)去所有腦機(jī)接口（BCI）研究工作一直追求的目標(biāo)。

“腦機(jī)接口領(lǐng)域近年來(lái)取得了很大的進(jìn)步，但由于現(xiàn)有的系統(tǒng)每天都要重新設(shè)置和校準(zhǔn)，它們還不能進(jìn)入大腦的自然學(xué)習(xí)過(guò)程。這就像讓一個(gè)人從頭開(kāi)始一遍又一遍地學(xué)習(xí)騎自行車�！奔又荽髮W(xué)舊金山分校神經(jīng)學(xué)系副教授、研究資深作者、醫(yī)學(xué)博士 Karunesh Ganguly 說(shuō)，“讓人工學(xué)習(xí)系統(tǒng)適應(yīng)大腦復(fù)雜的長(zhǎng)期學(xué)習(xí)模式，這在癱瘓患者身上是前所未有的�！�

ECoG 電極陣列

皮層腦電圖（ECoG）陣列包括一個(gè)便利貼大小的電極墊，通過(guò)手術(shù)放置在大腦表面。它們可以長(zhǎng)期、穩(wěn)定地記錄神經(jīng)活動(dòng)，并已被批準(zhǔn)用于癲癇患者的癲癇發(fā)作監(jiān)測(cè)。

相比之下，過(guò)去的腦機(jī)接口技術(shù)往往使用的是“針墊”式的鋒利電極陣列，這種陣列穿透腦組織能夠獲得更敏感的記錄，但隨著時(shí)間的推移，信號(hào)往往會(huì)轉(zhuǎn)移或丟失。

為了證明了 ECoG 電極陣列在腦機(jī)接口應(yīng)用中的價(jià)值，Ganguly 研究團(tuán)隊(duì)獲得了在癱瘓患者中長(zhǎng)期慢性植入 ECoG 陣列設(shè)備的批準(zhǔn)，以測(cè)試其作為長(zhǎng)期、穩(wěn)定的 BCI 植入物的安全性和有效性。

在這項(xiàng)最新研究論文中，Ganguly 的團(tuán)隊(duì)記錄了在四肢癱瘓患者身上使用 ECoG 電極陣列的情況。受試者還參與了一項(xiàng)臨床試驗(yàn)，該試驗(yàn)旨在測(cè)試使用 ECoG 陣列來(lái)讓癱瘓患者控制假肢手臂和手，不過(guò)在這篇新論文中，參與者使用植入物實(shí)現(xiàn)的是控制屏幕上的電腦光標(biāo)。

此外，研究人員還開(kāi)發(fā)了一種腦機(jī)接口算法，利用機(jī)器學(xué)習(xí)將 ECoG 電極記錄的大腦活動(dòng)與用戶所需的光標(biāo)移動(dòng)相匹配。最初，研究人員遵循每天重置算法的標(biāo)準(zhǔn)做法。參與者首先想象特定的脖子和手腕動(dòng)作，同時(shí)看著光標(biāo)在屏幕上移動(dòng)。

漸漸地，計(jì)算機(jī)算法開(kāi)始自我更新，使光標(biāo)的運(yùn)動(dòng)與由此產(chǎn)生的大腦活動(dòng)相匹配，有效地將光標(biāo)的控制權(quán)轉(zhuǎn)交給用戶。

由于患者每天都要開(kāi)始這個(gè)過(guò)程，就會(huì)給在可以達(dá)到的控制水平上設(shè)置一個(gè)嚴(yán)格的限制。因?yàn)檎莆赵O(shè)備的控制可能需要幾個(gè)小時(shí)，有時(shí)參與者甚至不得不完全放棄。

然后，研究人員切換到允許算法繼續(xù)更新以匹配參與者的大腦活動(dòng)，而不用每天重新設(shè)置它。他們發(fā)現(xiàn)，大腦信號(hào)和機(jī)器學(xué)習(xí)增強(qiáng)算法之間的持續(xù)相互作用，會(huì)在許多天內(nèi)導(dǎo)致性能的持續(xù)改善。最初，每天都有一些需要彌補(bǔ)的損失，但很快參與者就能夠立即達(dá)到頂級(jí)水平的表現(xiàn)。