腦機接口(BCI)的工作原理是，只有考慮到任務，腦電活動才能發(fā)生可測量的變化。信號可以通過腦電圖(EEG)讀取和評估，然后通過機器學習系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成控制信號，然后可以用來操作計算機或假肢。在最近發(fā)表于《生理學雜志》的一項研究中，來自萊比錫馬克斯普朗克人類認知和腦科學研究所、納瓦拉公立大學和柏林工業(yè)大學的研究人員證明，與BCI一起訓練僅一個小時就能檢測到受試者的大腦，這意味著與BCI一起訓練也對大腦中神經(jīng)元的結(jié)構(gòu)和功能有直接影響。
這項跨學科研究考察了兩種不同類型的BCI對沒有這項技術(shù)經(jīng)驗的受試者大腦的影響。第一組的任務是想象他們正在移動手臂或腳。換句話說，這是一項需要使用大腦運動系統(tǒng)的任務。分配給第二組的任務通過要求大腦識別和選擇屏幕上的字母來解決大腦的視覺中心。經(jīng)驗表明，受試者從一開始就在視覺任務上取得了不錯的成績，進一步的訓練并不能提高這些成績，但是解決大腦的運動系統(tǒng)要復雜得多，需要練習。要記錄潛在的變化，請測試對象。
馬克斯普朗克人類認知和腦科學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)其使用方式進行改變的能力。在這里，科學家區(qū)分了功能可塑性和結(jié)構(gòu)可塑性。在功能可塑性中，只有單個突觸之間的信號強度發(fā)生變化。結(jié)構(gòu)可塑性是指神經(jīng)細胞發(fā)生變化，甚至形成新的神經(jīng)細胞。美國公立大學的研究員卡門維多爾博士說：“我們問自己，這些對大腦可塑性的影響是否也會發(fā)生在純粹的心理BCI實驗任務中，換句話說，如果受試者只想到一項任務，而實際上并沒有執(zhí)行它。納瓦拉。
結(jié)果確實顯示了大腦中特別需要執(zhí)行任務的區(qū)域發(fā)生了可測量的變化。換句話說，給定一個視覺任務，受試者大腦的視覺區(qū)域發(fā)生變化，而練習想象自己身體部位運動的受試者的運動區(qū)域發(fā)生變化。特別值得注意的是，BCI的使用在短時間內(nèi)(一小時)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，他們的大腦信號是否能被成功讀取，這些變化是否會發(fā)生，目前還不清楚?！?
MCI人類認知和腦科學系神經(jīng)內(nèi)科主任Arno Villringer教授解釋說：“BCI所達到的影響的空間特異性可以用來瞄準受中風影響的大腦區(qū)域。”機器學習教授Klaus-RobertMller補充說：“機器學習過程用于將BCI活動解碼或轉(zhuǎn)換為控制信號。他說：「這是唯一可以將個別BCI活動轉(zhuǎn)化為控制信號的方法，而無須經(jīng)過長期訓練。這種對BCI的定制化解讀將在決定這項技術(shù)未來能否用于康復系統(tǒng)中發(fā)揮決定性作用?！?
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