有些人被困在他们的思想中,无法思考和感觉,但无法表达自己,因为脑部受伤或疾病已经破坏了他们与外界的交流渠道。
为了帮助这种情况下的人们,圣路易斯华盛顿大学医学院的科学家表明,他们可以使用光来检测某人的头部发生了什么。 研究人员使用从头部外部向内辐射的LED光来检测负责视觉处理的大脑区域的活动,然后解码大脑信号以确定该人所见。
要实现这一壮举,需要开发神经影像工具和分析技术,以使该领域更进一步,以解决更复杂的语言解码问题。
脑信号研究
研究, 可在Neuro Neuro杂志上在线获得,展示了 高密度漫射光学层析成像(HD-DOT)。 一种非侵入性,可穿戴,基于光线的大脑成像技术,其灵敏度和精确度足以在此类应用中潜在有用。
高级作者说:“ MRI可以用于解码脑信号,但它需要扫描仪,您不能期望有人每次想交流时都想到扫描仪。” 约瑟夫·卡尔弗华盛顿大学放射学教授。
使用这种光学方法,用户将能够坐在椅子上,戴上帽子并使用该技术与人交流。 我们还没有到那儿,但是我们正在进步。 我们在本文中显示的是,通过使用光学层析成像,我们可以以90%以上的精度解码某些大脑信号,这是非常有前途的。
约瑟夫·卡尔弗
解码大脑信号的技术如何工作
当大脑任何区域的神经元活动增加时,含氧的血液就会涌向该活动。 HD-DOT使用光来检测这种血液供应。 参加者戴上一顶装有数十种纤维的帽子,该纤维将来自微小LED的光传输到头部。 在光通过头部透射之后,检测器捕获由于血流变化而导致的大脑组织颜色的动态变化。
卡尔弗,第一作者,他的学生 卡莉安·三病 和他们的同事着手评估HD-DOT解码脑信号的潜力。 他们从视觉系统入手,因为它是人们最了解的大脑功能之一。
如何完善脑信号的读取?
相1
研究人员从简单开始。 他们招募了五名参与者,进行了五到十分钟的多次会话,其中参与者在视场的左侧或右侧每次显示几秒钟的棋盘图案,并穿插了没有照片的暂停。
研究人员能够确定板子的正确位置(左,右或根本不可见) 准确度在75%到98%之间。
相2
在第一次“培训”之后,研究人员使问题变得更加复杂。 他们向参与者展示了一块每秒旋转10度的棋盘格。 三名参与者分别在两天内坐了六个七分钟的班次。 使用相同的模型和测试执行策略,研究人员能够在26度内查明楔子的位置。
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这些发现是朝着促进因脑瘫,中风或其他类似状况而努力表达自己的人们进行交流的最终目标迈出的第一步。
现在?
Culver表示:“要想弄清楚某人在自己内说哪些字,似乎是一次巨大的飞跃。” “但是许多原则是相同的。 我们的目标是帮助人们进行交流,而我们通过解码这些大脑信号所学到的东西是朝着这个目标迈出的坚实的一步。”