甩马斯克一大截！科学家用超声波脑机接口成功预测肢体行为

加州理工学院的一项合作开发了一种新型的微创脑机接口(BMI)，可以读出与运动计划相对应的大脑活动。使用功能超声(FUS)技术，它可以以100微米的分辨率(单个神经元的大小约为10微米)从大脑深处的精确区域精确绘制大脑活动。

详细研究成果发表于《神经元》杂志。

超声波的工作原理是发射高频声音脉冲，并测量这些声音振动如何在物质中回响，例如人体的各种组织。超声波还可以“听到”器官的内部运动。例如当红细胞靠近超声波的来源时，音调会增加，当它们远离时，音调会降低。通过测量这种现象，研究人员可以记录下大脑血流量的微小变化，直至100微米。

研究人员使用灵长类生物，并让其完成一些简单的动作(移动眼睛或手臂)，动作完成时用FUS测量后顶叶皮层(PPC)的大脑活动。超声成像数据和相应的任务然后由机器学习算法处理，该算法学习大脑活动的哪些模式与哪些任务相关。一旦该算法被训练，它就呈现从灵长类动物实时收集的超声波数据。

该算法在几秒钟内预测了实验动物将进行什么行为(眼球运动或伸展)、运动方向(向左或向右)以及他们计划何时进行运动。

研究人员表示，“目前的高分辨率脑机接口使用电极阵列，需要进行脑部手术，包括打开硬脑膜，即颅骨和大脑之间的坚固纤维膜，并将电极直接植入大脑。但是超声波信号可以无创地穿过硬脑膜和大脑。只需要在头骨中植入一个小的、超声波透明的窗口;这种手术比植入电极所需的侵入性小得多。”

目前，研究人员正在与人类志愿者合作研究这项技术。因为超声波可以不受影响地通过这些“声学窗口”，所以有可能研究功能超声如何测量和解码这些人的大脑活动。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

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