脑机接口可协助瘫痪个体

一支国际研究团队开发了一种可穿戴的脑机接口（BMI）设备，它可以改善运动功能障碍或瘫痪个体的生活质量。它甚至可以协助那些患有锁定综合征的个体，这是一种尽管意识清醒但无法移动或沟通的状态。

该团队由佐治亚理工学院的Woon-Hong Yeo实验室领导，包括来自英国肯特大学和韩国延世大学的研究人员。该团队将无线软头皮电子设备和虚拟现实技术结合在一个BMI系统中。该系统使用户仅通过想象动作就可以控制轮椅或机械臂。

新的BMI设备在上个月的Advanced Science 杂志中被详细介绍。

更舒适的设备

Yeo是乔治·W·伍德鲁夫机械工程学院的副教授。

“该系统相比现有的技术，其主要优势在于它柔软、舒适、无线，并且不需要任何线缆，” Yeo说。

BMI系统可以分析脑信号并将神经活动转化为命令，这使得个体可以通过想象动作来控制BMI。脑电图（ElectroEncephaloGraphy，EEG）是获取信号的最常见非侵入性方法，但它通常需要一个带有许多线缆的头盔。

为了使用这些设备，需要使用凝胶和糊状物来维持皮肤接触，而所有这些设置都很耗时且让用户感到不舒适。另外，这些设备通常由于材料劣化和运动伪影（如牙齿咬合）而导致信号获取不良。这种噪音会出现在脑数据中，研究人员必须将其过滤掉。

机器学习和虚拟现实

该团队设计的便携式EEG系统通过集成可拦截的微针电极和软无线电路来提高信号获取质量。为了测量脑信号，系统必须确定用户想要执行什么动作。为此，团队依赖于机器学习算法和虚拟现实组件。

该团队进行的测试涉及四名人类受试者，下一步是测试残疾个体。

Yeo也是佐治亚理工学院电子和纳米技术研究所的人机接口和工程中心主任，以及皮蒂生物工程和生物科学研究所的成员。

“这只是一个初步的展示，但我们对所见的结果感到兴奋，” Yeo说。

2019年，该团队推出了一个软、可穿戴的EEG脑机接口，研究工作包括Musa Mahmood，他是该研究和新研究的首席作者。

“该新的脑机接口使用了一种完全不同的范式，涉及想象的运动动作，例如用任一手握住，这使得受试者无需查看太多刺激，” Mahmood说。

2021年的研究涉及用户通过思维或运动想象来准确控制虚拟现实练习。

“虚拟提示被证明是非常有帮助的，” Yeo说。”它们加快了用户的参与度和准确性，我们能够记录连续的、高质量的运动想象活动。”

Mahmood说，该团队现在将专注于优化电极放置和更高级的基于刺激的EEG集成。