7月11日,美国国防部公布了一项投资6500万美元的“脑芯片”计划,希望研究人员开发一种脑机接口,让人脑与计算机直接相连,为战士提供“超级感受”。英国《每日邮报》、美国电气与电子工程师协会(IEEE)《光谱》杂志等多家外媒关注了此事。
美国国防部高级研究计划局(DARPA)官员称,该项目的目标,就是让这种可植入系统在大脑和计算机之间提供精准的双向通信,二者将直接对话。
那么,该计划的最大技术亮点是什么?相比目前的大脑植入物的优势何在?未来的成果可以用于哪些现实场景?
并行链接100万个神经元
现在最好的脑植入物,比如瘫痪病人用来控制机器人手臂的实验系统等,只能记录几百个神经元。
而DARPA的计划是通过先进的神经接口来并行接触超过100万个神经元,让高级神经元器件提供较高保真度、分辨率和精确度的感官界面。
“这将有助于加深DARPA对大脑的生物学属性、复杂性和功能的理解。”项目负责人菲利普·阿尔沃尔达说。
他介绍,该计划的第一阶段重点是在脑机接口的硬件、软件及神经科学方面取得重大突破,并开始在动物和培养细胞上进行测试;第二阶段,要求持续深化基础研究,与此同时整合取得的进展,开发可用于在人体上进行安全测试的新设备。
现在,美国布朗大学、哥伦比亚大学、视觉与听觉基金会、约翰·皮尔斯实验室、加州大学伯克利分校和Paradromics公司等机构,将获得DARPA数百万至上千万美元的资助,其中四个团队将重点放在视觉感受上,两个团队将关注听觉和语言系统的增强。
与每个神经元清楚地单独通信
目前,批准用于人类神经界面的芯片只能容纳100个信道,每个信道中聚合了来自数万个神经元的信号,结果是嘈杂且不准确。
相比之下,DARPA要开发的硬件,要在不超过一立方厘米的区域内实现通信链路,可以在大脑的指定区域与100万个神经元中的任何一个清楚地单独通信。
为了做到人脑与芯片充分相容、信号畅通无阻,获得资助的硅谷公司Paradromics,计划于2018年公布其设计的名为“NIOB”的无线芯片组,其中,将包含4个芯片和20万个微型元件,以保证信息的实施有效传输。
100万个神经元虽然仅占大脑总共86亿个神经元的一小部分,但处理起信号来也并非易事。
“双向通讯的含义,一方面要能记录大脑传输出来的脑电波;另一方面,还能将计算机生成的信号传输到大脑神经元。”阿尔沃尔达说。
给残障人士装上“神经假肢”
阿尔沃尔达启发道:“想像一下,当人脑与现代电子产品之间的渠道打开,会有什么可能?”
脑机双向交流意味着,对霍金这样的大家,他们活跃而宝贵的思想,可以直接传输到电脑中;反过来,还可以将电脑的信息录入人脑,以帮助失去听觉和视觉等感官的普通人。
“是的,如果我们成功向大脑直接传递丰富的感觉信号,该计划将为新的神经病学治疗奠定基础。”它的潜在应用,是可以通过向大脑传输高分辨率的数字听觉或视觉信号,弥补残障人士的视力或听觉缺陷。
作为计划的一部分,研究人员将与美国食品和药物管理局(FDA)合作,开始探索长期、安全的潜在应用评估。
人类大脑有近860亿个神经元,每个神经元有多达10000个突触,形成了一个庞大的互连网络,构成了行为和认知的基础。最新一期《科学》特刊连发4篇文章,综述了科学家对大脑复杂连接(“连接组”)及其如何驱动......
阿尔茨海默病(AD)是一种使人衰弱的渐进性疾病,开始时是轻微的记忆丧失,慢慢地破坏了认知功能和记忆。它目前没有治愈方法,预计到2050年将影响全球1亿多人。在美国,根据国家老龄化研究所的数据,AD是老......
揭秘大脑功能,解读脑部信号,不仅可为脑疾病提供诊疗依据,也能为研制类脑芯片提供思路。脑机接口是脑研究领域的热点,它是人脑与外界电子设备信息交互的通道,也是监测与解析脑部活动、治疗神经疾病、构建智能假肢......
鸟类有令人印象深刻的认知能力,有些鸟甚至表现出了高水平的智力。与同等大小的哺乳动物相比,鸟类大脑也包含更多的神经元。那么,鸟类如何维持更多脑细胞呢?现在科学家发现,其背后的秘诀是它们的神经元需要更少的......
美国索尔克研究所科学家的一项新研究确定了大脑中的一个基因和一组细胞,它们在抑制果蝇的攻击性方面起着关键作用。该研究结果7日发表在《科学进展》上,或有助于解释帕金森病等疾病——帕金森病有时会导致行为改变......
9月1日,中国指挥与控制学会在北京举行城市大脑首批标准新闻发布会,正式发布《城市大脑术语》《城市大脑顶层规划和总体架构》《城市大脑数字神经元基本规定》等三项团体标准。这是2015年城市大脑在中国被提出......
论文截图8月26日,中国科学院深圳先进技术研究院、深圳理工大学(筹)朱英杰课题组在Nature旗下著名期刊《分子精神病学》(MolecularPsychiatry)发表最新研究成果。该研究揭示,为了追......
原文地址:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2022/8/484637.shtm我们知道讨人厌的东西,都有其生存绝招。当雌性蚊子在寻找人类叮咬时,它们会闻到人体散发......
近日,复旦大学附属妇产科医院教授王红艳团队和生命科学学院副研究员王陈继团队合作,发现神经元脂褐质沉积症中KCTD7(一个染色体基因)失活,干扰溶酶体水解酶类的分选和转运,进而导致溶酶体功能缺陷和疾病发......
下丘脑神经元(B)投射到腹侧被盖区(C),这里的细胞发送连接到前额叶皮层(A)。通过这一通路......