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腦機接口|蓋奇等人設計了一種更系統的腦機接口，將大鼠的神經元轉換為頻率不同的聲音

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腦機接口|蓋奇等人設計了一種更系統的腦機接口，將大鼠的神經元轉換為頻率不同的聲音

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相關實驗表明 ， 隨著大鼠學會控制聽覺光標并逐漸匹配預設的編碼規則 ， 紋狀體神經元的放電模式發生了變化 。 此外 ， 運動皮層和紋狀體的放電模式變得越來越相似 。 該實驗進一步擴展了人們對神經可塑性的理解 ， 證明通過訓練動物可以掌握一種與自然完全不同的新編碼規則 ， 實現對外部設備的控制 。 二零一四年 ， 威奇等人做了一個類似的操作性條件反射實驗來控制聽覺光標 。


與卡內瑪的實驗不同的是 ， 他們只從前額葉皮層中提取了一個神經元作為條件神經元 ， 其放電率與聽覺光標的音高正相關 。 試驗訓練大鼠在一段時間內將聽覺光標移至目標并保持五百毫秒 。 訓練結束后 ， 所有大鼠均能順利完成腦機接口任務 。 結果證明了單個神經元在腦機接口的操作性調節控制中的可行性 。 二零一三年 ， 阿杜因等人通過調節運動皮層中的單個神經元來控制水瓶的單向運動來訓練大鼠自我飲水 。


【腦機接口|蓋奇等人設計了一種更系統的腦機接口，將大鼠的神經元轉換為頻率不同的聲音】同年 ， 他進一步改進了他的實驗 ， 實現了雙向連續大腦控制 。 如前所述 ， 單向腦機接口的信息通路是從大腦到外部設備 ， 外部設備的反饋通過自然感覺 ， 例如視覺、聽覺或觸覺 。 顱內微刺激的發展提供了一種新的方法 ， 可以獨立于自然神經反饋通路將信息直接傳輸到大腦 。 近來 ， 顱內微刺激引導動物完成特定任務的技術越來越成熟 。 因此 ， 研究人員試圖構建神經系統與外部設備之間的雙向信息交互 ， 例如雙向腦機接口 。


第一個雙向腦機接口是一種混合神經機器人系統 ， 連接體外七鰓鰻的腦干組織和移動機器人 ， 于二零零三年在西北大學建成 。 此后 ， 基于體外動物組織的雙向腦機接口得到了廣泛的研究 。 二零一二年 ， 瓦托等人在審美大鼠身上建立了雙向腦機接口體內 ， 通道微線陣列分別植入初級運動皮層和初級感覺皮層 。 在“讀出”路徑上 ， 初級運動皮層神經反應的前兩個主要成分被用來形成一個二維力向量 ， 它驅動一個模擬點質量在粘性介質中移動 。


在“寫入”通路上 ， 點塊的位置通過“感官接口”轉化為四種刺激模式之一 ， 每種刺激模式由初級感覺皮層微線陣列的一對通道產生 。 訓練大鼠根據刺激反饋調節其初級運動皮層神經元放電 ， 以將點質量從任意起始位置移動到選定的平衡點 。 二零一零年 ， 基普克等人建立了基于清醒大鼠的雙向腦機接口 。 科學家設計了一項抽象任務 ， 要求大鼠調節其神經活動并通過顱內微刺激給出反饋 。


未經訓練的大鼠的運動皮層和視覺皮層被植入多通道電極 。 在每次試驗中 ， 大鼠將其運動皮層集合基線放電率維持四百五十毫秒以開始試驗 。 然后 ， 顱內微刺激給出“開始”提示 ， 大鼠必須在四秒的反應期內調節其運動皮層四百五十毫秒才能獲得食物獎勵 。 在代表運動皮層整體動力學的反應期間 ， 通過視覺皮層顱內微刺激給予大鼠連續反饋 。 蓋奇等人設計了一種更系統的腦機接口 ， 將大鼠的神經元轉換為不同頻率的聲音 。

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