一个微型传感器,可以用你的意念控制设备——无需手术。
脑机接口通常很笨重,这使得在移动中使用它们是不可能的。一个新的神经接口足够小,可以连接在用户的毛囊之间,即使用户在运动时也能继续工作。
目前,脑机接口通常用作研究神经活动的研究设备,或者偶尔用作严重瘫痪患者控制轮椅或计算机的一种方式。但人们希望有一天它们能够成为人们仅通过思想与个人设备进行交互的一种快速而直观的方式。
在大脑深处植入电极的侵入性方法提供了最高保真度的连接,但监管机构不太可能批准它们用于除短期内最紧迫的医疗问题之外的所有问题。
一些研究人员专注于开发非侵入性技术,例如脑电图(EEG),它使用粘贴在头部外侧的电极来接收大脑信号。但要获得良好的读数需要电极和头皮之间保持稳定的接触,这很难维持,特别是当用户在正常的日常活动中四处走动时。
现在,研究人员开发了一种直径仅为 0.04 英寸的神经接口,它使用微针无痛地附着在佩戴者的头皮上,以实现高度稳定的连接。为了展示该设备的潜力,该团队用它来控制增强现实视频通话。该界面在植入后可在佩戴者站立、行走和跑步时工作长达 12 小时。
研究人员在《美国国家科学院院刊》上描述该设备的论文中写道:“这一进步为 BCI(脑机接口)在日常生活中的实际和持续使用提供了一条途径,增强了数字和物理环境的整合。”
为了制造他们的设备,研究人员首先将树脂模制成一个微小的十字形状,并有五个微型尖刺伸出表面。然后,他们在这些微针上涂上一种名为 PEDOT 的导电聚合物,这样它们就可以接收来自大脑的电信号。
除了将传感器牢固地固定在头部外,针还刺入由死皮细胞组成的头皮外层,充当绝缘体。这使得传感器可以直接从表皮进行记录,研究人员表示这可以更好地采集信号。
研究人员还在传感器上连接了一条蜿蜒的蛇形铜线,并将其连接到较大的电线上,这些电线将记录的信号带走进行处理。这意味着即使较大的电线随着物体移动而受到挤压,也不会干扰传感器。模块对大脑读数进行解码,然后将其无线传输到外部设备。
为了展示该设备的功能,他们用它来控制在 Nreal 增强现实眼镜上进行的视频通话。他们依赖于“稳态视觉诱发电位”,当用户观看以特定频率闪烁的图像时,大脑会以可预测的方式做出反应。
通过在视频通话界面中的不同按钮旁边放置不同的闪烁图形,用户只需查看相关按钮即可接听、拒绝和结束通话。当用户进行各种动作时,系统能够实时正确检测用户的意图,平均准确率为 96.4%。他们还表明,记录质量在 12 小时内保持稳定,而金标准 EEG 电极在同一时间内脱落。
研究人员表示,该设备的制造方法可以进行大规模生产,并且还可以用作可穿戴健康监测器。如果他们能够扩大这种方法的规模,那么我们的大脑和个人设备之间永远在线的连接可能就不远了。