腦機(jī)接口(BCI)的工作原理是，只有考慮到任務(wù)，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(jī)器學(xué)習(xí)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成控制信號，然后可以用來操作計算機(jī)或假肢。在最近發(fā)表于《生理學(xué)雜志》的一項研究中，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)練僅一個小時就能檢測到受試者的大腦，這意味著與BCI一起訓(xùn)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(xué)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(wù)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(yùn)動系統(tǒng)的任務(wù)。分配給第二組的任務(wù)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(wù)上取得了不錯的成績，進(jìn)一步的訓(xùn)練并不能提高這些成績，但是解決大腦的運(yùn)動系統(tǒng)要復(fù)雜得多，需要練習(xí)。要記錄潛在的變化，請測試對象。
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，劇烈的體育鍛煉會影響大腦的可塑性。”可塑性是指大腦根據(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，只有單個突觸之間的信號強(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(wù)中，換句話說，如果受試者只想到一項任務(wù)，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(wù)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(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)動的受試者的運(yùn)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(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?！睓C(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(xùn)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(fù)系統(tǒng)中發(fā)揮決定性作用?！?
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