近日，国外研究人员开发出一种旨在帮助瘫痪患者控制轮椅、假肢等设备的皮质内脑机接口，首次将猕猴三个运动脑区的神经信号与沉浸式3D VR系统结合，实现了无需外显动作、无需反复训练的实时速度控制，从而为真实世界中的脑控轮椅或假肢带来全新可能。
传统的皮质内脑机接口研究大多局限于实验室中的光标点击或机械臂抓取，场景简单、维度有限，难以应对真实世界中不断变化的障碍物与路径。
针对这个问题，一支研究团队提出了一种创新的3D VR脑机接口方案，成功让猕猴仅凭“被动注视”虚拟环境中的运动，就能实时控制一个三维球体或化身的速度、实现连续导航与避障.整个过程不依赖任何肢体动作，解码器也无需在线重新训练。
所述方案的核心突破体现在三个方面：
- 多脑区协同解码：研究人员同步记录了猕猴初级运动皮层（M1）、背侧前运动皮层（PMd）和腹侧前运动皮层（PMv）的神经信号。这三个区域共同参与运动的规划与执行，联合解码使得三维空间速度控制更加灵活、精准。
- 沉浸式3D VR导航系统：团队构建了一个逼真的三维虚拟现实环境，配备动态摄像机追踪功能。猕猴需要脑控一个球体或化身，在复杂场景中连续运动、绕过障碍物。这高度模拟了现实世界中轮椅或假肢的导航任务，远非传统“光标在平面移动”可比。
- 零动作、零重训练，依赖神经可塑性：整个解码器的训练数据，仅来源于猕猴被动观察VR环境中的运动（即“注视”），不要求它们做出任何外显动作。在线脑控阶段，解码器参数固定不变，系统完全依靠使用者自身的神经可塑性来适应不同环境、目标和障碍物。这意味着，未来瘫痪患者无需反复校准设备，也无需进行费力动作训练。
研究团队指出，现有脑机接口在家庭环境中难以推广的重要原因之一，就是真实世界充满不可预测的事件，需要大脑快速在线修正。而该方案利用前运动皮层与初级运动皮层的协同活动，天然支持这种灵活性。实验结果显示，三只猕猴均能成功实现三维速度控制，并在不同任务间平稳切换。
所述技术目前已在猕猴身上完成验证，下一步将向临床转化。对于因脊髓损伤或肌萎缩侧索硬化而瘫痪的患者，这套仅需“被动注视”即可使用的VR脑机接口，或许能让他们重新获得轮椅导航、假肢操控甚至虚拟社交的能力。
来源：映维网
链接：https://news.nweon.com/139577
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adw3876
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