腦機(jī)接口(BCI)的工作原理是，只有考慮到任務(wù)，腦電活動(dòng)才能發(fā)生可測(cè)量的變化。信號(hào)可以通過腦電圖(EEG)讀取和評(píng)估，然后通過機(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成控制信號(hào)，然后可以用來操作計(jì)算機(jī)或假肢。在最近發(fā)表于《生理學(xué)雜志》的一項(xiàng)研究中，來自萊比錫馬克斯普朗克人類認(rèn)知和腦科學(xué)研究所、納瓦拉公立大學(xué)和柏林工業(yè)大學(xué)的研究人員證明，與BCI一起訓(xùn)練僅一個(gè)小時(shí)就能檢測(cè)到受試者的大腦，這意味著與BCI一起訓(xùn)練也對(duì)大腦中神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能有直接影響。
這項(xiàng)跨學(xué)科研究考察了兩種不同類型的BCI對(duì)沒有這項(xiàng)技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的受試者大腦的影響。第一組的任務(wù)是想象他們正在移動(dòng)手臂或腳。換句話說，這是一項(xiàng)需要使用大腦運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的任務(wù)。分配給第二組的任務(wù)通過要求大腦識(shí)別和選擇屏幕上的字母來解決大腦的視覺中心。經(jīng)驗(yàn)表明，受試者從一開始就在視覺任務(wù)上取得了不錯(cuò)的成績(jī)，進(jìn)一步的訓(xùn)練并不能提高這些成績(jī)，但是解決大腦的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)要復(fù)雜得多，需要練習(xí)。要記錄潛在的變化，請(qǐng)測(cè)試對(duì)象。
馬克斯普朗克人類認(rèn)知和腦科學(xué)研究所的蒂爾尼爾豪斯博士說：“我們知道，劇烈的體育鍛煉會(huì)影響大腦的可塑性?！笨伤苄允侵复竽X根據(jù)其使用方式進(jìn)行改變的能力。在這里，科學(xué)家區(qū)分了功能可塑性和結(jié)構(gòu)可塑性。在功能可塑性中，只有單個(gè)突觸之間的信號(hào)強(qiáng)度發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)可塑性是指神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生變化，甚至形成新的神經(jīng)細(xì)胞。美國(guó)公立大學(xué)的研究員卡門維多爾博士說：“我們問自己，這些對(duì)大腦可塑性的影響是否也會(huì)發(fā)生在純粹的心理BCI實(shí)驗(yàn)任務(wù)中，換句話說，如果受試者只想到一項(xiàng)任務(wù)，而實(shí)際上并沒有執(zhí)行它。納瓦拉。
結(jié)果確實(shí)顯示了大腦中特別需要執(zhí)行任務(wù)的區(qū)域發(fā)生了可測(cè)量的變化。換句話說，給定一個(gè)視覺任務(wù)，受試者大腦的視覺區(qū)域發(fā)生變化，而練習(xí)想象自己身體部位運(yùn)動(dòng)的受試者的運(yùn)動(dòng)區(qū)域發(fā)生變化。特別值得注意的是，BCI的使用在短時(shí)間內(nèi)(一小時(shí))發(fā)生了變化，而不是像體育鍛煉那樣在幾周內(nèi)發(fā)生變化。尼爾豪斯博士指出：“如果不通過BCI系統(tǒng)向受試者提供反饋，也就是說，他們的大腦信號(hào)是否能被成功讀取，這些變化是否會(huì)發(fā)生，目前還不清楚?！?
MCI人類認(rèn)知和腦科學(xué)系神經(jīng)內(nèi)科主任Arno Villringer教授解釋說：“BCI所達(dá)到的影響的空間特異性可以用來瞄準(zhǔn)受中風(fēng)影響的大腦區(qū)域。”機(jī)器學(xué)習(xí)教授Klaus-RobertMller補(bǔ)充說：“機(jī)器學(xué)習(xí)過程用于將BCI活動(dòng)解碼或轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)。他說：「這是唯一可以將個(gè)別BCI活動(dòng)轉(zhuǎn)化為控制信號(hào)的方法，而無須經(jīng)過長(zhǎng)期訓(xùn)練。這種對(duì)BCI的定制化解讀將在決定這項(xiàng)技術(shù)未來能否用于康復(fù)系統(tǒng)中發(fā)揮決定性作用?！?
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