目前有多个脑机接口（BCI）项目正在进行中，而BrainGate是首批旨在为神经退行性疾病和脊髓损伤用户恢复运动功能的项目之一。研究人员花费了多年时间才完成了该设备的临床试验阶段，但他们最近的突破并非侧重于身体上的成就。相反，最新的成就可能为残疾人士更轻松地使用复杂的计算机软件、与亲人交流、远程工作甚至创作音乐铺平道路。
根据 BrainGate 工程师于 1 月 20 日在《Nature Medicine》杂志上发表的一项研究，一名四肢瘫痪的志愿者现在可以通过其手术植入的 BrainGate BCI 设备对虚拟物体进行前所未有的控制。为了展示这一能力，患者仅凭意念即可操纵虚拟直升机在数字障碍赛道的圆环中穿梭，而无需移动其一只手的手指。
“这是比以往任何基于手指移动的功能都更高级别的功能，”该研究的第一作者、密歇根大学神经外科和生物医学工程系的助理教授 Matthew Willsey 在一份随附的公告中说。
已经存在无创 BCI 技术，可以帮助行动受限的用户操作计算机软件和视频游戏，通常依赖于脑电图（EEG）信号。然而，Willsey 和他的同事指出，这些方法需要分析比运动皮层更大的大脑区域。因此，工程师们认为，将微细电极线缆更靠近实际的神经元，可以恢复更精确的运动控制。
Willsey 说：“[BrainGate2] 接收在运动皮层产生的信号，这些信号仅在参与者尝试移动手指时出现，并使用人工神经网络来解释这些意图，从而在模拟中控制虚拟手指。”
更新后的 BrainGate BCI 系统通过将用户的左手分为三个部分进行分析——首先是拇指，然后是食指和中指，最后是无名指和小指。每个部分还由其水平和垂直运动定义。要引导虚拟四旋翼飞行器完成数字障碍赛道，BCI 用户只需用意念操纵这些手部组合，即可飞行车辆穿过漂浮的圆环。
该志愿者多年前因脊髓损伤导致肢体无法活动，自 2016 年以来一直在与 Willsey 的团队合作。但与以往的一些试验不同，这次试验是专门根据他的兴趣量身定制的。
斯坦福大学计算机科学家、该研究的合著者 Donald Avansino 补充说：“四旋翼飞行器模拟并非随意选择，研究参与者对飞行充满热情。该平台在满足参与者飞行愿望的同时，也展示了多指控制的能力。”
根据该团队的研究结果，直接连接运动神经元的 BrainGate 阵列在用户操控四旋翼飞行器方面的表现比 EEG 系统“提高了六倍”。这种数字精度可能很快会远远超出直升机转向的范围——它将使 BCI 用户与其朋友和亲人之间获得更大的连接。
斯坦福大学神经外科教授、该研究的合著者 Jaimie Henderson 解释说：“人们倾向于关注基本必需功能（如进食、穿衣、行动）的恢复——这些都很重要。但往往，生活中同样重要的其他方面却被忽略了，比如娱乐或与同伴的交流。人们想玩游戏，想和朋友互动。”
Henderson 表示，四旋翼飞行器试验所展示的 BCI 改进也具有实际意义——控制多个虚拟手指的能力实现了“多因素控制方案，可用于各种事物”，包括使用 CAD 软件和创作音乐。
