生物的技術(shù)前沿

1、brain-computer interface BCI,腦機(jī)接口,班級：生物技術(shù)12-01姓名：趙科科學(xué)號：541203030156,《黑客帝國》中，Matrix是一個(gè)典型的腦虛擬程序。人類的身上插滿了各種插頭以接受電腦系統(tǒng)的感官刺激信號并依靠這些信號生活在完全虛擬的電腦幻景中。《阿凡達(dá)》中出現(xiàn)的用BCI意念控制“戰(zhàn)士”作戰(zhàn)。威廉·吉布森的小說改編的電影《捍衛(wèi)機(jī)密》中，主演里維斯宣稱：我往腦子里存了幾百M(fèi)B的文件。

2、 這些看似荒誕的場景利用腦—機(jī)接口技術(shù)便不再是夢想。,什么是腦機(jī)接口？,“腦”一詞意指有機(jī)生命形式的腦或神經(jīng)系統(tǒng)，而并非僅是抽象的“心智mind”。“機(jī)”是指任何處理或計(jì)算的設(shè)備，其形式可以從簡單電路到硅芯片。,什么是腦機(jī)接口？,腦機(jī)接口（brain-computer interface，BCI），它是在人或動(dòng)物腦（或者腦細(xì)胞的培養(yǎng)物）與外部設(shè)備間建立的直接連接通路。在單向腦機(jī)接口的情況下，計(jì)算機(jī)或者接受腦傳來的命令，或者發(fā)送信號

3、到腦（例如視頻重建），但不能同時(shí)發(fā)送和接收信號。而雙向腦機(jī)接口允許腦和外部設(shè)備間的雙向信息交換。,腦機(jī)接口的研究趨勢,信號采集,信號放大,A/D轉(zhuǎn)換,信號分析（包括信號處理、信號特征提取、模式識別、分析）,控制器,腦信號,,,,,,,反饋信號,,腦機(jī)接口的工作原理,腦機(jī)接口 - 人類腦機(jī)接口研究,1.侵入式腦機(jī)接口2.部分侵入式腦機(jī)接口3.非侵入式腦機(jī)接口,1.侵入式腦機(jī)接口,侵入式腦機(jī)接口主要用于重建特殊感覺（例如視覺）以

4、及癱瘓病人的運(yùn)動(dòng)功能。此類腦機(jī)接口通常直接植入到大腦的灰質(zhì)，因而獲取的神經(jīng)信號的質(zhì)量比較高。但其缺點(diǎn)是容易引發(fā)免疫反應(yīng)和愈傷組織（疤），而導(dǎo)致信號質(zhì)量的衰退甚至消失。,2.部分侵入式腦機(jī)接口,部分侵入式腦機(jī)接口一般植入到顱腔內(nèi)，但是位于灰質(zhì)外。其空間分辨率不如侵入式腦機(jī)接口，但是優(yōu)于非侵入式。其另一優(yōu)點(diǎn)是引發(fā)免疫反應(yīng)和愈傷組織的幾率較小。皮層腦電圖（EC0G）的技術(shù)基礎(chǔ)和腦電圖的相似，但是其電極直接植入到大腦皮層上，硬腦膜下的區(qū)域。,3

5、.非侵入式腦機(jī)接口,和侵入式一樣，研究者也使用非侵入式的神經(jīng)成像術(shù)作為腦機(jī)之間的接口在人身上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)。用這種方法記錄到的信號被用來加強(qiáng)肌肉植入物的功能并恢復(fù)部分運(yùn)動(dòng)能力。雖然這種裝置方便佩戴于人體，但是由于顱骨對信號的衰減作用和對神經(jīng)元發(fā)出的電磁波的分散和模糊效應(yīng)，記錄到信號的分辨率并不高，但這種信號波仍可被檢測到。,腦機(jī)接口應(yīng)用,從2004年開始，美國國防部DARPA就已投入巨資，在杜克大學(xué)的神經(jīng)工程中心等全美6個(gè)實(shí)驗(yàn)室中展開了“思

6、維控制機(jī)器人”的相關(guān)研究。2008年，位于北卡羅來納州的科學(xué)家已能讓一只獼猴在跑步機(jī)上直立行走，并從植入獼猴腦部的電極獲取神經(jīng)信號，通過互聯(lián)網(wǎng)將這些信號連同視頻一起發(fā)給日本的實(shí)驗(yàn)室，最終美國獼猴成功地“用意念控制”日本實(shí)驗(yàn)室里的機(jī)器人做出了相同的動(dòng)作。,腦機(jī)接口 - 腦機(jī)接口與神經(jīng)修復(fù),神經(jīng)修復(fù)是神經(jīng)科學(xué)中和神經(jīng)的修復(fù)相關(guān)的領(lǐng)域，即使用人工裝置（假體）替換掉原有功能已削弱的部分神經(jīng)或感覺器官。神經(jīng)假體最廣泛的應(yīng)用是人工耳蝸，截止到200