科学家利用新超声波技术记录猴子的大脑活动 并预测它们随后的动作

最近最知名的脑机接口研究或许来自埃隆-马斯克的Neuralink，该公司正试图开发一种微小的、易于植入的设备，可以即时读取和转达神经活动。虽然Neuralink正在努力创造一种可以轻松送入人脑的设备，但这种脑机接口从根本上说还是需要通过手术植入某种设备。

由加州理工学院的研究人员领导的一项新研究正在展示一种使用功能性超声波（fUS）技术的非侵入性脑机接口。这项具有里程碑意义的概念验证研究揭示了一种超声技术记录猴子的大脑活动，然后利用这些数据来预测它们随后的运动动作。

该初步研究利用非人类灵长类动物来探索是否可以利用超声波记录来预测行为。新研究的作者之一Mikhail Shapiro说，研究人员提出的第一个问题是，通过超声波测量的大脑中的高分辨率血流动态是否可以与动物行为相关联。

“答案是肯定的，”Shapiro说。“这种技术产生了我们目标区域神经信号动态的详细图像，无法用其他非侵入性技术（如fMRI）看到。我们产生了接近电生理学的细节水平，但其侵入性要小得多。”

专注于后顶叶皮层的活动，这是一个已知的协调运动的大脑区域，研究人员发现他们可以有效地将超声波读数与随后的身体动作联系起来。然后，一个机器学习算法的任务是将超声波数据与动物的身体动作关联起来。结果显示，该系统可以有效地预测动物的眼睛是否要向左或向右移动，准确率为78%，动物是否要向左或向右伸出前肢，准确率为89%。

“我们突破了超声神经成像的极限，并且对它能预测运动感到兴奋，”该研究的共同第一作者Sumner Norman解释道。“最令人兴奋的是，fUS是一项全新的技术，具有巨大的潜力–这只是我们为更多人带来高性能、低侵入性BMI的第一步。”

也许这项初步研究提出的技术最明显的限制是延迟。被测试的系统需要大约两秒钟的数据来预测动物的运动，但研究人员建议，未来肯定可以通过各种技术改进来减少这种延迟。

这项新研究发表在《神经元》杂志上。