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|有效的腦機接口輸出，取決于中樞神經系統和腦機接口的適應程度

|有效的腦機接口輸出，取決于中樞神經系統和腦機接口的適應程度

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獲得和維持有效的自然中樞神經系統輸出的依賴于活動的可塑性主要發生在中樞神經系統中 。 相反 ， 有效的腦機接口輸出取決于中樞神經系統和腦機接口的適應 。 除了適應用戶大腦信號的幅度、頻率和其他特征之外 ， 腦機接口還可能適應增強其輸出與用戶意圖之間的相關性 ， 以提高中樞神經系統適應的有效性 ， 和/或指導中樞神經系統適應 。 通常 ， 在大腦信號的復雜性和將其可靠地轉換為用戶所需的輸出的難度之間存在權衡 。

例如 ， 從單個細胞記錄的皮質內微電極可能支持對機械臂的詳細控制 ， 但它們可能無法在數月或數年內可靠地運行 。 另一方面 ， 皮層表面的電極可能只提供相對簡單的控制 ， 例如在計算機屏幕上選擇項目或移動光標 ， 但它們可能會長時間保持強大穩定的信號 。 隨著翻譯方法例如人工智能的成熟 ， 這種權衡可能會有所改善 。 然而 ， 重要的是要認識到成功使用腦機接口需要兩個自適應控制器之間的有效交互：中樞神經系統和腦機接口 。

在中樞神經系統適應和并發腦機接口適應之間實現這種有效的相互作用是腦機接口研究中最困難的任務之一 。 通過許多電生理和代謝方法記錄的腦信號可以作為腦機接口輸入 。 這些信號類型在空間分辨率、頻率內容、生成區域和技術要求方面存在很大差異 。 例如 ， 電生理學方法的空間分辨率范圍從腦電圖的厘米級 ， 到皮層電圖的毫米級 ， 再到神經元動作電位的幾十微米級 。 每種方法都有獨特的優點和缺點 。



哪個將被證明是最成功的 ， 其目的尚未明確；答案取決于科學、技術、臨床和商業因素 。 關于信號選擇的問題是需要通過實驗來回答的經驗問題 ， 而不是通過關于一種或另一種信號類型的理論優勢的先驗假設 。 對于腦機接口 ， 關鍵問題是哪些信號是用戶意圖的最佳和最可靠的指標 ， 即哪些信號是向腦機接口傳達用戶期望的輸出的最佳語言 。


這個問題只能通過實驗結果來解決；因此 ， 隨著該領域的成熟 ， 主流情緒可能會發生變化 。 選擇從中記錄信號的最佳中樞神經系統區域也是一個經驗問題 。 到目前為止 ， 大多數工作都集中在來自感覺運動和視覺皮層區域的信號上 。 探索其他區域很重要 ， 特別是因為許多潛在腦機接口用戶的感覺運動皮層已因受傷或疾病而受損和/或他們的視力可能受損 。

中樞神經系統區域的適應能力和其他可能影響其作為腦機接口信號來源的適用性的因素可能存在很大差異 。 最后 ， 積極的一面是 ， 多年來剝奪其正常功能的皮層區域似乎仍然可以為腦機接口提供有效信號 。 與傳統的通信和控制系統一樣 ， 腦機接口存在偽影問題 ， 這些偽影可能會掩蓋或污染提供輸出命令的信號 。 腦機接口偽影可能來自環境 ， 例如來自電源線或電器的電磁噪聲 。



【|有效的腦機接口輸出，取決于中樞神經系統和腦機接口的適應程度】來自身體 ， 例如 ， 肌肉活動、眼球運動活動、心臟活動、身體運動；或來自腦機接口的硬件或軟件 。 偽影識別對于以非侵入方式記錄大腦信號的腦機接口尤為重要 。 腦機接口研究的第一個先決條件是確保它是真正的腦機接口研究 ， 即它的輸出命令來自大腦信號 ， 而不是其他類型的信號 。 使用其他生物信號如肌電圖的系統可能非常有用 ， 但它們不是腦機接口 。 像肌電圖這樣的非大腦信號很容易偽裝成大腦信號 。

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