用意念让蟑螂乖乖听话的技术又有新进展！“阿凡达”式脑

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脑-脑界面(btbis)可以实现对同种异体的控制，目前已经越来越成熟。

2020年3月20日， 北京生命科学研究院/清华大学生物医学交叉学科研究所罗实验室发表了《中国生命科学》中的光脑-脑接口 一文，该文是中国生命科学领域学术水平最高的国际知名期刊。

该研究小组在论文中介绍了边肖利用光纤记录和光遗传学激活技术构建了一个光脑界面，实现了两只小鼠之间高信息传输率的运动信息传输，从而从原理上验证了通过脑脑脑界面跨个体精确控制动物运动的可能性。

脑-脑界面的概念可能会给看过科幻电影《阿凡达》的人留下深刻印象。在这部电影中，地球上的人们可以通过直接的大脑到大脑的信息传输来远程控制潘多拉星球上的转基因蓝色人形纳威家族。

一般来说，人和其他动物之间的交流依赖于视觉、听觉、嗅觉或触觉，但事实上，脑-脑接口也可以实现生物大脑之间的直接信息传递。然而，由于目前技术的限制，信息传输速度非常慢，这也是制约脑-脑接口技术发展的一个主要瓶颈。

此外，罗·敏敏的实验室最近发现，一类在脑干未决定(ni)中表达神经丁[/h/相关论文发表于2020年1月14日[/]

简而言之，在ni中表达nmb的神经元的活动可以准确地预测和控制运动速度。如下图所示，ni区nmb表达神经元的活性与动物运动速度、觉醒水平和海马区θ波呈正相关。

这次，基于以上研究成果，研究团队设计了一个光脑接口，在两只鼠标(“主”控制鼠标和“化身”化身鼠标)之间传输运动速度信息，实现了跨动物运动的精确实时控制，信息传输速率高。

具体流程如下:

运动速度参数是从虚拟小鼠的核内表达nmb的神经元中提取的。

用支持向量机(svm，一种用于数据二进制分类的广义线性分类器)训练的模型，以光学方式实时记录来自控制鼠ni的钙离子信号；

将其转化为头像鼠ni的图案化光基因刺激，成功引导头像鼠近距离模仿和控制鼠标运动。

值得一提的是，该过程的信息传输速率达到4.1比特/秒，比基于电生理学的脑-脑接口高出2-3个数量级。

[控制鼠标和头像鼠标之间的信息传输速率]

此外，研究小组还强调了在提高脑-脑接口的信息传输速率时，选择合适的神经回路以及记录和刺激工具的重要性。研究小组认为，实验最终实现了高信息传输率。一方面，研究人员使用在ni 中表达nmb的神经元来提取运动速度参数；另一方面，研究人员选择用光纤记录系统记录这些变化。

近年来，我们或多或少听说了脑-机接口的进展。2017年，特斯拉首席执行官、spacex首席执行官兼首席技术官、太阳城公司(Sun City Company)董事长埃隆马斯克(elon musk)成立了脑机接口公司neuralink。在这一领域，来自世界各地的研究团队不断刷新我们的认知——2020年1月16日，浙江大学甚至宣布中国首例植入式脑机接口临床研究成功。

相比之下，大脑-大脑界面仍然远离公众。

雷了解到，脑-脑接口由两部分组成——一个从源脑的神经活动中检索有用信息的解码器，以及一个将源信息转换为目标脑中神经元活动的适当变化的编码器。

事实上，早在 2013 年，科学家就提出脑-脑界面可以实现生物大脑之间的直接信息传递。当时，科学家初步证明， 动物可以通过以各种方式记录从源脑获得的电生理信号，然后通过皮质内电微刺激(icms)影响目标脑的神经元活动，从而模仿B动物的行为，偏差率仅在10%左右波动。于是，令人兴奋的脑-脑界面概念出现了。

在随后的几年中，一些研究已经通过非侵入性技术实现了两个或三个人类受试者之间的大脑，例如脑电图(eeg，一种用脑电图仪显示大脑自发生物电活动并根据其特征和变化检查大脑功能的方法)和经颅磁刺激(tms，一种无痛且非侵入性的绿色治疗方法，其中磁信号可以通过颅骨刺激大脑神经而不衰减)

此外，一些研究表明，脑电图可以用来从人脑中提取运动指令，这些指令可以通过电刺激或聚焦超声传输到蟑螂或老鼠的大脑。

然而，如上所述，脑-脑接口需要通过多通道脑电图记录，这在技术上是困难的，并且脑电图记录难以准确解码，因此信息传输速率低。

然而，罗实验室的这项研究无疑在脑-脑界面领域找到了新的突破。

看到这一点，有人可能会问:罗是谁？

实际上，罗博士是北京生命科学研究所的高级研究员。自2005年北京生命科学研究所实验室成立以来，他在许多国际学术期刊上发表了40多篇学术论文(如《科学》、《细胞》、《神经元》、《国家科学院院刊》等)。)作为第一份时事通讯，这些论文被引用了2200多次。

雷锋。com了解到，除了 神经生物学研究方向(哺乳动物脑中嗅觉信号的编码和一些基本动物行为的生理机制在神经回路层面上)外，罗博士实际上是一位“杂类科学家”，本科时就学习心理学，对人工智能、物理学等领域表示了兴趣。罗的实验室还开发了许多电生理学和化学仪器。

此外，罗博士也在尝试挑战 5-羟色胺这一在神经生物学领域备受关注但又颇具争议的药物。事实上，血清素是一种抑制性神经递质，它可以影响大脑活动的几乎每个方面，比如调节情绪、能量、记忆，甚至塑造人生观。一些抗抑郁药通过提高大脑中这种神经递质的水平起作用。

毫无疑问，科学研究的过程并不顺利，但罗敏敏博士一直激励着自己:

每天早上告诉自己今天会有伟大的发现。当然，大多数时候我会失望地回家，但第二天醒来时，我会满怀希望。

或许正是这种乐观精神支撑着罗博士及其实验室不断取得突破。

参考文献:

engine . sci China/publisher/scp/journal/scls/doi/10.1007/s 11427-020-1675-x？slug =全文

www.nature/articles/s41467-019-14116-y

baike . Baidu/item/% E8 % 84% 91% E8 % 84% 91% E6 % 8e % a5 % E5 % 8f % a3/17675124？fr =阿拉丁

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