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【雷尔科学】【雷尔科学组员选定】
翻译:Stone  校对:HaiLi
文章来源:
https://www.scientificamerican.com/article/brain-enigma-code/
2017年12月27日




 
破译大脑的密码
 
【雷尔科学】破译大脑的密码

神经科学家正在从密码学中提取线索,将大脑活动转化为运动。

大脑控制的义肢设备极有可能改善因受伤或疾病而导致行动不便的人的生活。为了驱动这种脑-机接口,神经科学家已经开发了多种算法来解码与运动相关的思想,并提高了准确性和精确性。现在,研究人员们通过借用密码世界中的知识来解码运动中的神经信号,从而拓展了他们的密码信息储备。

二战期间,密码破解器破解了加密信息中已知的语言模式,其中包括了某些字母和单词的典型频率和分布。人类的许多动作,如行走或伸手,也遵循可预测的模式。肢体的位置、速度和其他几个动作特征都倾向于以一种有序的方式表现出来。

爱娃·黛尔(Eva Dyer)是乔治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)的神经学家,她认为这是一种规律。她和她的同事最近在自然生物医学工程的一项研究中发表了他们的研究成果:尝试用密码学启发的策略解码神经信号。她的团队训练了三只猕猴,,让它们伸出手臂,或者弯曲手腕,将光标引导到围绕中心位置的一系列目标。与此同时,研究人员使用了植入电极阵列来记录每只猴子的运动皮层中大约100个神经元的活动,这是控制运动的关键大脑区域。

黛尔说,一个好的解码器应该找到对应的模式,这些模式隐藏在神经活动中,并映射到运动中所看到的模式。为了找到解码算法,研究人员对神经活动进行了分析,以提取和减少其核心的数学结构。然后,他们测试了一系列的计算模型,以找到最接近运动模式的神经模式。

为了使义肢设备更实用,这种方法还必须被用来解码更加复杂的自然运动——这是一项不平凡的任务。“我们只是触及了表面。”黛尔说。
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