腦電傳感器走出實驗室

寂靜天花板

生物工程師和認(rèn)知科學(xué)家已開發(fā)出第一個便攜式64通道可穿戴大腦活動監(jiān)測系統(tǒng)，可與實驗室內(nèi)的先進(jìn)設(shè)備相媲美。
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1 d; I- S; T" i) R這個系統(tǒng)能很好地與真實世界應(yīng)用相適應(yīng)，因為其裝配了腦電圖（eeg）傳感器，能提供高密度的大腦活動數(shù)據(jù)。它包含了一個64通道干電池可穿戴eeg頭盔和一個用于解釋和分析數(shù)據(jù)資料的復(fù)雜軟件,。其應(yīng)用范圍很廣,，從科學(xué)研究到臨床診斷都能用到,。
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7 ]+ H9 O" B1 \; h4 B* H: j$ J美國雅各布斯工程學(xué)院神經(jīng)計算研究所的研究團(tuán)隊將這一成果發(fā)布在最近一期ieee《生物工程匯刊》的“可穿戴技術(shù)”特刊上。
　　
  U' I% z6 ?# M% d2 d9 G, ?就要擺脫實驗室“束縛”
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! m( S* t. e( c! a5 \% ~% ~此項研究的主要目的是幫助eeg系統(tǒng)擺脫實驗室的束縛,�,？茖W(xué)家預(yù)想，未來神經(jīng)影像系統(tǒng)可以與移動傳感器及智能手機(jī)協(xié)作,，全天跟蹤大腦的狀態(tài)并增強(qiáng)大腦功能,。
　　
他們希望未來的神經(jīng)影像學(xué)能為神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來新療法。該項研究主要開發(fā)人員,、雅各布斯學(xué)院生物工程教授格爾特·考文博格斯說：“我們希望大腦能自己解決問題,，目前正在避免侵入式技術(shù)，比如深層大腦刺激和處方藥物等,，取而代之的是利用大腦突觸可塑性啟動自行修復(fù)程序,。”
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論文第一作者,、加州大學(xué)圣迭戈分校領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)相關(guān)軟件的提姆·馬倫說：“腦—機(jī)接口如同智能手機(jī)一樣便捷的時刻正在來臨,。”
　　
7 U% s5 p% [& r4 y2 k為了這一刻的來臨,，傳感器需要變得不僅是可穿戴那么簡單,，還要很舒適，其數(shù)據(jù)分析的算法還要能夠切斷來自外界無意義信息的干擾,。這篇題為《可穿戴的腦電圖系統(tǒng)的實時神經(jīng)影像學(xué)和認(rèn)知監(jiān)測》的論文,，向這個方向的探索邁出了重要的第一步,。
　　
章魚形頭盔“彈性”十足
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. k- P% _7 E, Z7 P/ ^5 A由cognionics公司技術(shù)總監(jiān)麥克·尉遲領(lǐng)導(dǎo)的小組開發(fā)出章魚形狀的eeg頭盔,，它的每一只“胳膊”都很有彈性，所以能適應(yīng)不同的頭型,�,！案觳病蹦┒说膫鞲衅鞅辉O(shè)計成最先接觸頭皮，同時盡可能少地?fù)诫s進(jìn)干擾信號,。
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! [" h  \$ n2 d& t研究人員花了四年時間完善傳感器的材料配方,。傳感器接觸使用者頭發(fā)的部分是用銀和碳混合的柔性襯底制作而成，這種材料允許傳感器在傳輸高質(zhì)量信號時保持彈性和持久性,，其中銀/氯化銀涂層是關(guān)鍵,。此外，內(nèi)置的導(dǎo)電水凝膠膜還能讓傳感器直接在裸露的皮膚表面工作,。
　　
6 m4 p- |/ W5 b. W. T研究人員表示,，下一步要提高試戴者在移動時的頭盔表現(xiàn)。畢竟,，頭盔在試戴者步行時捕捉信號很可靠,，但在奔跑等劇烈活動時則表現(xiàn)欠佳,。
　　
數(shù)據(jù)分析軟件“降噪”好
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分析頭盔所捕捉數(shù)據(jù)的軟件是由馬倫領(lǐng)導(dǎo)的小組開發(fā)的。在腦電圖數(shù)據(jù)中,，大腦信號需要與干擾信號分離開,。從大腦發(fā)出來的微弱電流通常很容易被試戴者走動、說話等高振幅的信號所干擾,。
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7 ]7 n0 @) i8 ^  W+ Q研究人員為此設(shè)計了一個算法,，能夠?qū)崟r將這兩類信號區(qū)分開來，將試戴者休息時候的數(shù)據(jù)與動態(tài)數(shù)據(jù)對比,，不符合要求的直接被當(dāng)做噪音處理掉,，進(jìn)而獲得比較干凈的單純大腦信號數(shù)據(jù)。
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但數(shù)據(jù)分析并不止于此,。研究人員利用已知的大腦解剖信息和收集來的數(shù)據(jù)信息,，能夠?qū)崟r追蹤從大腦不同區(qū)域交互產(chǎn)生的信號，建立一個不斷變化的大腦活動網(wǎng)絡(luò)圖,。然后,，他們讓計算機(jī)連接大腦活動的特殊網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而學(xué)習(xí)大腦的認(rèn)知和行為模式,。
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馬倫說：“這一領(lǐng)域的最高境界,，就是以思想的速度跟蹤分布式大腦網(wǎng)絡(luò)的變化。我們已經(jīng)接近這個目標(biāo),，但還沒有奪取這個‘圣杯’,。”
　　
創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)公司受“追捧”
　　
. C; L" I# i6 r9 }" a* B尉遲和馬倫為此都創(chuàng)建了自己的大腦科技商業(yè)公司,。
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2 W4 |# N8 U1 u& F, a' z尉遲的公司名為cognionics,，將頭盔賣給研究機(jī)構(gòu)，這種頭盔在神經(jīng)反饋專家那里也很受歡迎,，這一領(lǐng)域研究的最終目的,，是讓頭盔走進(jìn)診所幫助診斷中風(fēng)和癲癇等疾病。
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9 M! o- c" z  c( A馬倫的創(chuàng)業(yè)公司名為qusp,，已經(jīng)開發(fā)出了基于云計算的軟件平臺,，能夠提供連續(xù)的、實時的大腦和身體信號解析,，其目標(biāo)是讓腦—機(jī)接口和先進(jìn)的信號處理方法更容易與多種多樣的日常應(yīng)用和可穿戴設(shè)備相適應(yīng),。
　　
- a( r' x- F, k2 Y0 ?0 \# t3 W在美國國防部高級研究計劃局（darpa）的資助下，cognionics正在開發(fā)升級版的eeg系統(tǒng),，而qusp則在開發(fā)更加易于快速設(shè)計和分析大腦信號的圖形軟件,。
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考文博格斯認(rèn)為，這些創(chuàng)新企業(yè)的努力，正是幫助雅各布斯工程學(xué)院神經(jīng)計算研究所擺脫實驗室“束縛”的成功實踐,。

劉嵩

假肢行業(yè)會興起？

劉嵩

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劉嵩