我國科學(xué)家構(gòu)建新型光學(xué)腦—腦接口 信息傳遞速率達(dá)到4.1比特/秒

埃隆·馬斯克展示的腦機接口系統(tǒng)曾引發(fā)刷屏。如果不只讓腦機相連，而直接實現(xiàn)腦與腦的信息傳輸，又會怎樣?科技日報記者24日從北京腦科學(xué)與類腦研究中心了解到，該中心羅敏敏實驗室利用光纖記錄和光遺傳學(xué)激活技術(shù)構(gòu)建了一個光學(xué)腦—腦接口，在兩只小鼠間實現(xiàn)了高速率的運動信息傳遞，從原理上驗證了腦—腦接口跨個體精確控制動物運動的可能性。研究結(jié)果發(fā)表在《中國科學(xué)：生命科學(xué)》雜志上。

“近幾年有研究展示，可從一只動物大腦皮層中提取電生理信息，解碼后通過電刺激或經(jīng)顱磁刺激技術(shù)刺激另一只動物大腦皮層，從而提出腦—腦接口的概念。”該研究第一作者盧立輝介紹。

但此前腦—腦接口信息傳遞速率非常低——僅0.004—0.033比特/每秒，這是制約腦—腦接口發(fā)展的最主要瓶頸。主要技術(shù)障礙是傳統(tǒng)的腦—腦接口需要長期腦電多通道記錄，技術(shù)難度大，腦電波記錄難以精確解碼等。

這項研究基于該實驗室此前研究發(fā)現(xiàn)，腦干未定核神經(jīng)元活性可預(yù)測動物運動速度。研究人員利用了光纖記錄和光遺傳學(xué)技術(shù)，以及可精確預(yù)測和調(diào)控動物運動速度的神經(jīng)環(huán)路。他們用光纖記錄系統(tǒng)從一只鼠的腦干未定核神經(jīng)元中提取運動信息，對神經(jīng)元活性信號解碼，再通過光遺傳學(xué)刺激傳遞給另一只鼠的腦干未定核神經(jīng)元。

“這個基于光學(xué)記錄和刺激的腦—腦接口實現(xiàn)了動物的高度同步化運動，信息傳遞速率達(dá)到4.1比特/秒，比之前同類研究高2—3個數(shù)量級。”盧立輝說。

據(jù)介紹，這種新型腦—腦接口的優(yōu)點在于，可穩(wěn)定記錄有相似功能的特定細(xì)胞類型的神經(jīng)元活性，信噪比高，相對容易操作，而且避開多通道記錄的技術(shù)挑戰(zhàn)，降低了神經(jīng)信息解碼難度。(記者劉園園)

關(guān)鍵詞： 腦—腦接口