近期，天橋腦科學(xué)研究院（TCCI）應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實(shí)驗(yàn)室主任Gerwin Schalk以第一作者和通訊作者的身份在Frontiers in Neuroscience雜志上發(fā)表題為“Toward a fully implantable ecosystem for adaptive neuromodulation in humans: Preliminary experience with the CorTec BrainInterchange device in a canine model”的文章，展示了建立人類(lèi)自適應(yīng)性神經(jīng)調(diào)控系統(tǒng)的初步工作。
神經(jīng)接口是一種在生物神經(jīng)系統(tǒng)與外部設(shè)備（計(jì)算機(jī)或其他電子設(shè)備）之間直接進(jìn)行雙向數(shù)據(jù)連接的神經(jīng)技術(shù)。人們可以利用它記錄神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)、刺激神經(jīng)系統(tǒng)，在身體內(nèi)部與外界環(huán)境之間建立人工連接，形成閉環(huán)系統(tǒng)。腦機(jī)接口是其中一個(gè)重要的研究領(lǐng)域。
(資料圖片僅供參考)
如果該接口可以根據(jù)神經(jīng)生理狀態(tài)而動(dòng)態(tài)變化，則被稱(chēng)為自適應(yīng)性神經(jīng)調(diào)控。自適應(yīng)性神經(jīng)調(diào)控為研究大腦功能和治療神經(jīng)系統(tǒng)疾病開(kāi)辟了新途徑。但目前自適應(yīng)性神經(jīng)調(diào)控研究仍處于早期階段，人們對(duì)大腦不同區(qū)域如何相互作用產(chǎn)生特定行為、這些相互作用如何受到疾病的影響以及如何調(diào)控病理行為，知之甚少。在相應(yīng)的疾病治療研究中，人們多是通過(guò)不斷試驗(yàn)、不斷試錯(cuò)來(lái)尋找理想的刺激目標(biāo)、最佳刺激參數(shù)。不僅成本高而且周期長(zhǎng)，一個(gè)隨時(shí)可用、易于操作的通用型自適應(yīng)性神經(jīng)調(diào)控平臺(tái)，或許能緩解這一艱難現(xiàn)狀。
在本次研究中，在硬件方面，研究人員選擇了CorTec公司專(zhuān)為復(fù)雜人類(lèi)研究而開(kāi)發(fā)的BrainInterchange（BIC）設(shè)備。BIC設(shè)備有32個(gè)通道，采樣率為1 kHz，量化位數(shù)為16比特（分辨率為74 nV）。在軟件方面，研究采用的是BCI2000系統(tǒng)。BCI2000是用于閉環(huán)神經(jīng)調(diào)控和類(lèi)似實(shí)驗(yàn)的通用軟件平臺(tái)，具有強(qiáng)大的適應(yīng)性，不僅可以記錄和處理大腦信號(hào)、同步不同設(shè)備上的測(cè)量數(shù)據(jù)，還可以根據(jù)特定的時(shí)間協(xié)議提供感覺(jué)刺激或電刺激。
研究人員將BIC電極植入小獵犬腦內(nèi)，術(shù)后對(duì)記錄的大腦信號(hào)和植入物進(jìn)行驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)BCI2000完全支持BIC設(shè)備的硬件功能，BIC/BCI2000設(shè)備可以記錄和處理自由行為期間的大腦信號(hào)。并且，該設(shè)備不僅可以執(zhí)行BCI2000所能提供的所有功能，包括記錄和處理信號(hào)、可視化、提供刺激，還可以連接到本地WiFi網(wǎng)絡(luò)，并使用遙控軟件進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。整個(gè)設(shè)備輕巧便攜，可以通過(guò)背帶直接由中等大小的動(dòng)物攜帶。
隨著進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和驗(yàn)證，該工作將為人類(lèi)的自適應(yīng)性神經(jīng)技術(shù)研究創(chuàng)造首個(gè)全面的生態(tài)系統(tǒng)，幫助其他研究團(tuán)隊(duì)更容易地開(kāi)發(fā)新的神經(jīng)調(diào)控方案，克服不同神經(jīng)系統(tǒng)疾病帶來(lái)的影響。
人類(lèi)進(jìn)一步開(kāi)發(fā)臨床神經(jīng)調(diào)控方案的最大挑戰(zhàn)是，如何將專(zhuān)業(yè)的技術(shù)、實(shí)驗(yàn)、臨床知識(shí)轉(zhuǎn)化為可供人類(lèi)使用的設(shè)備。本研究始于Gerwin Schalk教授加入TCCI之前，他目前所在的應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實(shí)驗(yàn)室是TCCI自主開(kāi)展科學(xué)研究的平臺(tái)之一，也是將科學(xué)認(rèn)知轉(zhuǎn)化為落地技術(shù)的試驗(yàn)田，將繼續(xù)專(zhuān)注于開(kāi)發(fā)理解人類(lèi)大腦、改善人們生活體驗(yàn)的技術(shù)與設(shè)備。
TCCI應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實(shí)驗(yàn)室主任Gerwin Schalk教授
目前，TCCI已經(jīng)建成兩個(gè)前沿實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)是與華山醫(yī)院合作設(shè)立的應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實(shí)驗(yàn)室，一個(gè)是與上海市精神衛(wèi)生中心合作成立的人工智能與精神健康前沿實(shí)驗(yàn)室。
關(guān)于TCCI
天橋腦科學(xué)研究院（Tianqiao and Chrissy Chen Institute，TCCI）是由陳天橋、雒芊芊夫婦私人出資10億美元?jiǎng)?chuàng)建的，旨在支持、推進(jìn)全球范圍內(nèi)腦科學(xué)研究，造福全人類(lèi)，目前已經(jīng)成為世界最知名和最大規(guī)模的支持人類(lèi)腦科學(xué)研究的科研機(jī)構(gòu)之一。
TCCI一期投入5億元人民幣支持中國(guó)的腦科學(xué)研究，與上海周良輔醫(yī)學(xué)發(fā)展基金會(huì)合作成立上海陳天橋腦健康研究所（又名TCCI轉(zhuǎn)化中心），致力于提升腦健康和腦疾病治療研究和成果轉(zhuǎn)化。后又與華山醫(yī)院、上海市精神衛(wèi)生中心等建立戰(zhàn)略合作，設(shè)立了應(yīng)用神經(jīng)技術(shù)前沿實(shí)驗(yàn)室、人工智能與精神健康前沿實(shí)驗(yàn)室。在國(guó)際上，TCCI與加州理工學(xué)院合作成立TCCI加州理工研究院，設(shè)腦機(jī)接口、社交與決策神經(jīng)科學(xué)、系統(tǒng)神經(jīng)科學(xué)、分子與細(xì)胞神經(jīng)科學(xué)、大腦成像、神經(jīng)科學(xué)教育等多個(gè)中心，重點(diǎn)關(guān)注大腦基礎(chǔ)研究。TCCI還在北美、亞洲、歐洲、大洋洲主辦、資助了200多場(chǎng)高質(zhì)量的學(xué)術(shù)會(huì)議。
【廣告】
（免責(zé)聲明：此文內(nèi)容為廣告，相關(guān)素材由廣告主提供，廣告主對(duì)本廣告內(nèi)容的真實(shí)性負(fù)責(zé)。本網(wǎng)發(fā)布目的在于傳遞更多信息，并不代表本網(wǎng)贊同其觀點(diǎn)和對(duì)其真實(shí)性負(fù)責(zé)，請(qǐng)自行核實(shí)相關(guān)內(nèi)容。廣告內(nèi)容僅供讀者參考。）
（責(zé)任編輯：郭健東 ）關(guān)鍵詞： TCCI
