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超聲波「讀心術」:讀懂猴子的想法(圖)

2021-04-26 01:31 桌面版 简体 0
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猴子
通過超聲波「讀心術」可以讀懂猴子的想法?(猴子示意圖/圖片來源:Adobe Stock)

【看中國2021年4月26日訊】通過超聲波讀心術」可以讀懂猴子的想法?這聽起來雖然有點像科幻小說,但現在的科技做到了。「新智元」有一篇文章介紹了這種新科技,而且這種新科技可以幫助那些需要安裝「假肢」的病人,無需植入大腦的設備就可以來控制假肢。

在介紹這種超聲波讀心術之前,當你瀏覽這篇文章的時候,你的大腦裡發生了什麼?換句話說,你大腦的哪些區域是活躍的?哪些神經元正在與其他神經元交流?它們在向你的肌肉發送什麼信號?估計這些你都沒有考慮過,也不瞭解。

一直以來,醫生利用超聲檢查來獲得我們內臟的圖像——通過感測器將超聲波脈衝信號發送到人體內,這些信號反射回來指示不同組織和液體之間的界限。

大概十年前,研究人員發現了一種方法——把超聲波適用於「腦成像」。

這種方法被稱為功能性超聲(functional ultrasound,fUS),與傳統的超聲相比,功能性超聲使用一個寬而平的聲平面來代替一個狹窄的聲束來更快地捕獲一個大的區域。

像功能性磁共振成像(fMRI)一樣,功能性超聲檢測血液流動的變化,顯示神經元何時處於活躍狀態,何時消耗能量。但是功能性超聲創建的圖像比fMRI解析度高得多,而且檢測者也不需要躺在一個昂貴且笨重的掃瞄器中。

侵入式的腦機介面,已經可以讓那些由於神經損傷或疾病而喪失運動能力的人恢復運動。

功能性超聲是一種新方法,可以在不損傷大腦組織的情況下記錄詳細的大腦活動。

2015年,神經科學家Richard Andersen發布的項目「教病人用意念控制機械臂」

然而,該項目的另一個參與者、加州理工學院的生物化學工程師Mikhail Shapiro說,從遠距離判斷神經活動將會使「速度和精度」打折扣。

他說,與電極讀數相比,功能性超聲提供的「信號不那麼直接」,因此「存在一個問題,即超聲圖像到底包含了多少信息」。

這些圖像可以揭示大腦為活動做準備時的神經活動。但問題是,這個信號中有足夠的細節來讓計算機解碼預期的動作嗎?

動作預測準確率高達89%

為了找到答案,研究人員在兩隻恆河猴的頭骨中,植入了大小和形狀類似多米諾骨牌的小型超聲波感測器。該設備通過一根電線連接到計算機上,將聲波傳入大腦中一個叫做後頂葉皮層(posterior parietal cortex,PPC)的區域,這個區域負責計畫動作。

研究人員訓練這兩隻猴子將視線集中在屏幕中央的一個小點上,同時第二個小點在左邊或右邊短暫閃過。

當中心點消失時,猴子將視線移到第二個點剛剛閃爍的地方。在另一組實驗中,猴子伸出手(而不是眼睛)朝第二個點移動操縱桿。

然後,研究人員用一種計算機演算法,將從猴子身上收集的超聲波數據轉換成對猴子意圖的猜測。該演算法可以確定這些猴子什麼時候準備移動,以及它們是在計畫作出眼球動作還是手臂伸展。

「作為應用於腦機介面的新技術,超聲波自這項研究開始一舉成名,這非常了不起。」斯坦福大學的神經科學家Krishna Shenoy這樣評價。

如果未來這種方法繼續得到改進,那對於安裝「假肢」的病人來說就是一種福音,他們就無需用植入大腦的設備來控制假肢。

責任編輯: 菲菲 --版權所有,任何形式轉載需看中國授權許可。 嚴禁建立鏡像網站。
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