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Cell | 瘫痪患者的“意念之手”:长期稳定控制机器人手臂的神经可塑性研究

BioArt  · 公众号  · 生物  · 2025-03-17 17:00
    

主要观点总结

近年来,脑机接口(BCI)技术在帮助瘫痪患者恢复运动功能方面取得显著进展。然而,存在‘跨天失灵’的情况,即神经表征的漂移。加州大学旧金山分校的K. Ganguly团队通过实施基于ECoG的BCI发现,尽管存在漂移,但可以通过神经反馈和采样保持表征结构的稳定性,并实现长期复杂的神经假体控制。通过记录患者想象不同身体部位动作时的神经活动,他们成功构建了一个稳定的跨天表征模型,并实现了‘即插即用’的长期神经假肢控制。

关键观点总结

关键观点1: 脑机接口(BCI)技术帮助瘫痪患者恢复运动功能

近年来,BCI技术在帮助四肢瘫痪患者恢复运动功能方面取得显著进展,能够实现机械臂和手的高精度控制。

关键观点2: 神经表征存在‘跨天漂移’问题

实施基于ECoG的BCI时,发现神经表征的绝对位置在每天之间存在一定的漂移,但相对距离和低维流形结构保持稳定。

关键观点3: 通过神经反馈和采样保持表征结构的稳定性

K. Ganguly团队通过记录患者想象不同身体部位动作时的神经活动,并设计脑机接口实验,实现了长期的复杂神经假体控制。

关键观点4: 实现‘即插即用’的长期神经假肢控制

通过多天数据采样,成功构建了一个稳定的跨天表征模型,能够实现即插即用的长期神经假肢控制。

关键观点5: 研究工作未来展望

未来的研究可以进一步优化这种方法,以减少训练过程中的复杂性并提高实时控制的精准度。


文章预览

撰文 | Qi 你是否想过,仅凭“意念”就能操控机械臂完成倒水、抓取物品? 近年来, 脑机接口 ( BCI ) 技术在帮助瘫痪患者恢复运动功能方面已取得显著进展。然而,BCI存在“跨天失灵”的情况,也就是说瘫痪患者昨天还能通过脑电波控制机械臂端起水杯,第二天,同样的指令却让机械臂不知所措,问题就出在大脑神经信号会随时间推移而发生“漂移”。实现神经系统在稳定性(大脑在执行特定动作时,神经活动的模式保持相对不变)和可塑性 (大脑在面对新任务或环境时,能够灵活调整神经活动模式的能力) 之间维持平衡是这一领域的关键问题。 近日,来自加州大学旧金山分校的 K. Ganguly 团队在 Cell 杂志上发表了文章 Sampling representational plasticity of simple imagined movements across days enables long-term neuroprosthetic control ,他们 通过在四肢瘫痪的患者身 ………………………………

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