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原创 LSTM(长短期记忆网络)原理与在脑电数据上的应用
LSTMs(Long Short Term Memory networks,长短期记忆网络)简称LSTMs,很多地方用LSTM来指代它。本文也使用LSTM来表示长短期记忆网络。LSTM是一...
2021-12-17 09:13:28 3529
原创 科学家发现量子大脑传感器可以跟踪脑电波,这可能对发现脑疾病至关重要
未来,用于大脑的新型高灵敏度量子传感器可能能够发现信号在大脑的速度减慢,从而识别大脑疾病,例如痴呆症、肌萎缩侧索硬化症和帕金森氏症。萨塞克斯大学(University of Sussex)...
2021-11-24 09:33:21 3235
原创 重磅!Nature子刊:利用GAN来“深度伪造大脑数据”可以改善残疾人的脑机接口...
近日,南加州大学(Universityof Southern California)维特比工程学院的研究人员正在使用生成对抗网络(GAN)来改善残疾人的脑机接口。生成对抗网络(Genera...
2021-11-21 09:46:58 3168 1
原创 C++中指针*与指针引用*&的区别说明
C++中*&(指针引用)与*(指针)的区别*指针是一个存放地址的变量,指针引用指的是这个存放地址的变量的引用。C++中如果参数不是引用的话,会调用参数对象的拷贝构造函数,所以如果有需求想改变指针所指的对象即想要改变指针变量里存放的地址,就要使用指针引用。下面用一个测试例子和过程图结合进行说明:#include <iostream>using namespace st...
2019-05-09 16:20:18 10241 5
原创 ICLR2024:自动化所何晖光团队提出大模型引导的多被试神经语义解码
在视觉神经信息解码研究中,由于个体差异较大,单被试解码模型难以泛化到其他被试上去。此外,由于数据采集时长的限制,单个被试可获取的数据量有限。为了避免模型训练出现过拟合,模型的复杂度受到限制。现有的多被试解码方法往往难以提取神经响应的全局特征,并且模型参数量会随被试个数线性增长,同时也没有充分刻画不同被试在不同刺激下的神经响应的关系。为了克服现有方法的局限性,中科院自动化所的周琼怡、杜长德等人提出了...
2024-03-27 09:21:27 442
原创 Nature子刊 | 大脑是如何编解码听觉信息的?
大脑在自然对话中处理听觉信息的方式,揭示了语音诱导抑制这一现象。研究人员关注大脑如何在对话中同时听取他人讲话和自己说话时对声学特性的表征,以及这种表征如何与语言区域和主要听觉皮层相互作用。本文研究通过使用脑电图(EEG)和来自两位参与者的高质量语音录音,在自然非脚本对话中研究了语音的声学特性在大脑中的表征。通过编码技术,我们能够重现先前关于听取他人讲话的广泛研究结果,并在预测这种复杂情境下的EEG...
2024-03-25 09:33:18 511
原创 Nature 子刊 | 用于探测神经活动的超薄、网状电极阵列
各种电生理记录技术的发展不断加深我们对行为和认知神经学的研究。例如,可植入的探针,如硅基或聚合物多电极阵列,具有高电极密度,可以检测高信噪比(SNRs)的单个神经元的活动,在提高对神经元网络的理解方面发挥了重要作用;然而,植入式探针的侵入性会损伤脑组织,由于长期的胶质细胞增生而产生不稳定的记录。由于植入式探针不可避免的损伤问题,表面电极阵列(SEAs)或皮质电图(ECoG),最近受到了越来越多的关...
2024-03-18 09:24:47 855
原创 华南理工大学研究人员提出一种用于VR环境的低成本、无线脑电图测量系统
近年来,随着技术的进步,用于测量研究和医疗环境中大脑活动的系统和设备越来越先进。一个已被广泛探索但尚未有效实现的概念是,在人们浏览虚拟现实(VR)环境时收集脑电图(EEG)测量数据。脑电图测量是对大脑自发电子活动的记录,通常使用连接在头皮上的小型电极进行收集。这些记录可以提供有关一个人大脑活动的有趣信息,帮助医生检测各种疾病,包括睡眠障碍、癫痫、脑损伤和中风。将这些测量与虚拟现实(VR)体验相结合...
2024-03-15 09:32:52 849
原创 Nature子刊 | 控制人类决策制定的大脑网络在哪?
之前的研究已经发现,人类大脑在进行感知决策时会产生一种与具体运动要求无关的神经表征。然而,目前还不清楚这些表征是起源于大脑的哪个部位。本研究利用了颅内脑电图的高精度技术,成功定位了这些抽象决策信号。研究中让癫痫患者进行实验,他们需要判断随机点阵刺激的方向,并通过快速按键或延迟后口头回答。研究发现,在大脑中存在一个广泛分布的区域网络,其高频活动表现出与证据累积相关的特征,包括逐渐增加并受到感觉证据强...
2024-03-10 09:43:26 339
原创 卡内基梅隆大学研究人员为四肢瘫痪患者进行自适应机器人界面的家庭测试
去年8月,卡内基梅隆大学的学生Akhil Padmanabha和Janavi Gupta前往亨利•埃文斯(Henry Evans)和简•埃文斯(Jane Evans)在旧金山湾区的家进行一项测试。在接下来的七天里,这两名学生将与瘫痪患者亨利一起测试他们的头戴式远程辅助操作(Head-Worn Assistive Teleoperation, HAT)——一种控制移动机器人的实验性界面。与其他界面相...
2024-03-06 09:48:15 797
原创 Nature子刊 | 用于选择性记录迷走神经的柔性薄膜微通道电极阵列
迷走神经是自主神经系统中最重要的神经之一,控制着许多重要的生理功能,包括消化、心血管和免疫系统。了解迷走神经的活动对于治疗许多疾病至关重要,但传统的神经记录技术存在一些局限性。因此,开发一种灵活、薄膜的微通道电极阵列装置具有重要意义,可以更好地记录迷走神经的活动,并为相关疾病的研究和治疗提供新的途径。在本文中,我们提出了一种新型的柔性微通道电极阵列(Flex-µCh),它可以与大鼠的膈下VN连接(...
2024-03-01 09:20:35 876
原创 Nature子刊 | 一种用于急性脑卒中患者的脑电图运动成像数据集
脑机接口(BCI)是一项涉及与大脑部分直接通信的技术,近年来发展迅速;它已经开始用于临床实践,如患者康复。患者脑电图(EEG)数据集对于BCI的算法优化和临床应用至关重要,但目前还很少见。我们收集了50例急性中风患者使用无线便携式生理盐水脑电图设备在执行两项任务时的数据:1)想象右手运动和2)想象左手运动。该数据集包括四种类型的数据:1)运动想象指令,2)原始记录数据,3)去除伪影和其他操作后的预...
2024-02-21 09:27:30 883
原创 CNS N&T综述 | 神经系统病病的脑机接口数字处方
近日,首都医科大学附属北京天坛医院脑机接口转化研究中心在《CNS Neuroscience Therapeutics》期刊发表了题为“Brain–computer interface digitalprescription for neurological disorders”的综述文章。第一作者为天坛医院脑机接口转化研究中心柴晓珂博士,共同通讯作者杨艺主任医师,通讯作者为赵继宗院士。脑机接口(...
2024-02-20 09:26:41 835
原创 华中科技大学团队提出基于领域泛化和残差网络的生理信号情绪识别
随着社会智能技术使用频率快速增加,情绪识别已广泛应用于机器人、营销、教育、工业等各个领域。许多研究集中在基于面部表情、口头文本、音频和身体行为的情绪识别上,但这些方法可能无法准确反映人类的情绪。相比之下,生理信号情绪识别(ERPS)更可靠,因为大多数人无法通过主观意愿来操纵生理指标。目前用于情绪识别的生理信号有很多,如脑电图(EEG)、心电图(ECG)、心率变异性(HRV)、血量脉搏(BVP)、皮...
2024-02-18 09:52:36 881
原创 PNAS | 新机器学习算法可分离大脑固有模式与感官输入
Maryam Shanechi和她的团队开发了一种新的机器学习方法,通过将大脑固有模式与视觉输入的影响分离开来,揭示出不同受试者大脑固有模式惊人的一致性。这项研究成果发表在PNAS上。在进行各种日常动作行为时,例如伸手拿书,我们的大脑必须接收信息,通常是以视觉输入的形式,例如,看到书在哪里。然后,我们的大脑必须在内部处理这些信息,以协调肌肉的活动并完成动作。但是,我们大脑中的数百万个神经元是如何完...
2024-02-17 09:27:29 752
原创 多家公司正在测试大脑植入物,为什么 Neuralink 引发了如此多的关注?两位教授解读伦理问题...
在人的大脑中植入一台计算机曾经让人感觉像是科幻小说的边缘。如今,它已成为现实。学术和商业团体正在测试 "脑机接口 "设备,以使残疾人能够更加独立地工作。然而,埃隆·马斯克(Elon Musk)的公司Neuralink已经却将这一技术置于有关安全、伦理和神经科学辩论的前沿和中心。2024 年 1 月,马斯克宣布Neuralink 公司将其第一个芯片植入人类大脑。《对话》杂志联系了华盛顿大学医学院的两...
2024-02-16 09:38:47 852
原创 Nature子刊 | 高通道数电极改变脑深部活动的临床记录方式
根据发表在2024年1月17日出版的《NatureCommunications》杂志上的一项研究,采用新制造方法制造的传感器能够记录人类和一系列动物模型中大量单个神经元的大脑深处活动,分辨率低至一两个神经元。该研究团队由加州大学圣迭戈分校的集成电子与生物界面实验室(IEBL)领导。这种方法在几个方面都很独特。它依赖于超薄、灵活和可定制的探针,这些探针由临床级材料制成,配备的传感器可以记录极其局部...
2024-02-15 09:00:31 702
原创 长文干货 | BCI范式与神经编码
脑-机接口(brain-computerinterface, BCI)是一种变革性的人机交互[1][2],其绕过外周神经和肌肉直接在大脑与外部设备之间建立一种全新的通信与控制通道[3][4],具有监测、替代、改善/恢复、增强、补充受损或有障碍的中枢神经系统的输入或输出的功效[5][6],有潜在重要的医学和非医学应用。在BCI技术系统中,BCI用户中枢神经系统产生的脑信号模式与BCI范式和神经编码...
2024-02-11 09:12:23 868
原创 大脑是宇宙中最复杂的物体——科学家们试图破译它,读懂人们的思想
2023年,德克萨斯大学HuthLab进行的一项研究在神经科学和技术领域引发了震动。通过人工智能(AI)和脑成像技术的结合,无法与外界交流的人的思想首次被翻译成连续的自然语言。这是迄今为止最接近读心术的科学方法。在过去的二十年里,神经成像技术的进步已经让无反应和意识微弱的病人能够用他们的大脑控制电脑光标,而 HuthLab 的研究则是向获取人的真实想法迈出的重要一步。正如共同领导这项研究的神经科学...
2024-02-09 09:44:29 325
原创 通过超柔性电极进行的低阈值、高分辨率、长期稳定的皮质内微刺激
基于大电极电刺激诱导粗聚焦皮层激活的成功,使用植入微电极的皮质内微刺激(ICMS)可以调节神经活动,并在更精细的空间分辨率下诱发行为反应。在ICMS中,口腔内植入的微接触点向周围组织注入电荷,产生离子电流流,使可兴奋细胞的细胞膜去极化,并在局部改变神经活动。这种能力使各种应用成为可能,如建立神经活动和行为之间的因果关系,调节注意力和学习和产生感知和感觉。在所有这些不同的应用中,ICMS的总体技术目...
2024-02-07 09:16:22 835
原创 Nature子刊 | 高能效无线神经植入物的双相准静态大脑通信
科学技术在医疗领域的应用,如脑机接口、电子药物和连接医疗等方面,需要极小尺寸的可植入或注射设备。这些设备被用于自由移动的受试者的中枢和周围神经系统。为了实现信息交换,这些设备需要自我维持、能源高效和安全的机制。传统的神经接口使用有线连接进行数据传输和电力传输,但存在一些风险和限制。因此,人们对开发无线神经植入物产生了相当大的研究兴趣,并预计未来的脑植入物将由自我维持、无线通信和供电的多通道植入物/...
2024-02-03 09:28:50 857
原创 植入式脑机接口医学应用伦理规范考量
植入式脑机接口(BCI)因电极接近或植入大脑皮质,其空间分辨率和信噪比高,具有重要临床应用前景。然而,植入式BCI的手术和电极存在损伤脑组织的安全风险,其医学应用面临着伦理挑战,而迄今为止少有文献系统地考量这一问题。为促进该类BCI技术的临床转化,本文从降低植入式BCI手术和电极对脑组织损伤的风险、向患者提供定制的个性化植入式BCI治疗、确保多学科协作的植入式BCI临床应用、负责任地使用植入式BC...
2024-02-02 09:18:23 856
原创 斯坦福Shenoy团队:由循环神经网络实现的大脑控制摘要
到目前为止,脑机接口主要集中于控制单个载体,例如单个计算机光标或机械臂。恢复多肌运动可以为瘫痪患者解锁更大的功能(例如,双手运动)。然而,解码多个病媒的同时运动可能具有挑战性,因为我们最近发现一个组合神经解码连接了所有肢体的运动,并且在双病媒运动中发生非线性变化。在这里,我们演示了通过神经网络(NN)解码器对两个游标进行高质量的双手控制的可行性。通过模拟,我们发现神经网络利用神经“侧向性”维度来区...
2024-01-29 09:19:37 763
原创 血管内的神经记录和刺激技术汇总
有许多种类电极可用于记录和刺激神经组织,其中大多数需要与目标组织直接接触。这些电极的范围从大型头皮电极,用于无创地记录来自大脑大面积/体积的平均低频电信号,到直接植入组织并与一个或几个神经元连接的植入式电极。除了头皮电极(提供非常低分辨率的记录)外,每个电极都需要高度侵入性的脑外科手术植入,这对患者带有显著的风险。为了减轻这种风险,可以使用微创血管内电极。多种血管内电极已经被开发出来,通过标准的导...
2024-01-25 09:18:32 751
原创 UCSD团队利用神经植入物捕捉大脑深部图像
加州大学圣迭戈分校(Universityof California San Diego, UCSD)开发的一种神经植入物有助于推动微创脑机接口(BCI)技术的发展。该植入物通过在大脑表面进行记录,提供有关深层神经活动的高分辨率数据。该植入物由DuyguKuzum教授领导的团队制作,由一个薄而透明的柔性聚合物条组成,能贴合大脑表面。该条带嵌入了高密度的石墨烯微电极阵列,可实现多达 256 个通道...
2024-01-24 09:37:46 729
原创 脑机接口突破在即!高密度透明石墨烯电极记录大脑信号 | Nature子刊
光学透明的神经微电极可促进大脑皮层的光学成像与电生理记录的结合。挑战在于将电极尺寸缩小到单细胞大小,并增加密度,以高空间分辨率记录神经活动,捕捉非线性神经动力学。美国加州大学圣地亚哥分校(UCSD)的研究人员利用铂纳米颗粒克服了石墨烯的量子电容限制,将微电极直径缩小到20微米,进而开发了一种透明的石墨烯微电极,具有超小的开口和大的透明记录区域,无需引入任何金属延伸,可实现高达256通道的高密度微电...
2024-01-20 09:31:03 1000
转载 ICLR2024 | 上海交通大学与零唯一思联合开发脑电大模型
如图5所示,训练时间为 500 小时的基本模型的性能超过了训练时间为2500小时的模型在TUAB上的性能,同时接近训练时间为 2500 小时的模型在 TUEV 上性能的 90%以上。在我们自己的模型中,我们观察到随着模型参数数量的增加,LaBraM-Huge模型的表现最好,其次是 LaBraM-Large模型,最后是LaBraM-Base模型。目前基于脑电(EEG)信号的深度学习模型通常是为特定数据集和脑机接口(BCI)应用而设计的,这限制了模型的规模,从而削弱了脑电信号的表征能力和普适性。
2024-01-19 11:31:37 242
原创 2024 年消费电子展都有哪些脑机接口进展
2024 年消费电子展 (CES) 是展示脑机接口 (BCI)技术进步的盛大舞台。人们关注的焦点是AAVAA等初创公司,它们利用非侵入式 BCI 产品突破了创新界限。这些产品旨在与用户的大脑无缝融合,通过人工智能 (AI) 解释大脑、眼睛和面部信号来控制设备。BCI 创新及其潜力展出的尖端BCI设备包括头带、AR眼镜、耳机和耳塞。这些技术的潜在好处是巨大的,特别是对于残疾人而言。更轻松地控制计算机...
2024-01-19 09:45:23 905
原创 Advanced Science | 大脑植入物为什么在大脑中容易失去功能?
发表在《AdvancedScience》上的一项新研究结果揭示了大脑细胞如何感知日常身体机能引起的连续运动,如呼吸或心跳脉搏。重要的是,如果将坚硬的金属或塑料装置植入大脑软组织,这些微小而正常的运动会导致植入物周围组织的摩擦和炎症,杀死重要的脑细胞并造成疤痕。这项研究由位于戈尔韦大学(Universityof Galway)的CÚRAM的一个团队完成。这项研究的首席研究员、CÚRAM研究员兼戈...
2024-01-17 09:53:11 851
原创 极具应用潜力的ECoG电极:基于PDMS的柔性电极,可用于长期体内记录
基于柔性材料的皮层电图(ECoG)电极阵列是一种优秀的选择,特别是聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料。这种材料具有更好的保形接触植入能力,并且其物理特性接近生物组织,对组织的不良影响较小。然而,在PDMS上实现微米级的电极是一项挑战。过去的研究提出了使用对二甲苯处理过的PDMS来解决这个问题,并且在急性体内实验中取得了成功。本研究制作了基于对二甲苯处理过的PDMS的ECoG电极阵列,并首次从稳定性和可...
2024-01-16 09:21:24 833
原创 Nature子刊 | 高分辨率的神经信号记录实现高质量语音解码
衰弱性神经退行性疾病患者失去了与人交流的能力,恢复交流的方案之一是直接解码大脑信号。传统神经信号记录技术无法充分捕捉人类大脑信号丰富的时空结构。本研究通过高分辨率的微皮质脑电图神经信号记录技术获得了57倍更高的神经信号空间分辨率和48%的信噪比提高。相比于标准颅内信号,这种增强的信号质量提高了35%的解码准确性。此外,利用非线性解码模型进行解码,取得了比传统线性技术更好的结果。这项研究证明高密度的...
2024-01-15 09:27:23 754
原创 重磅长文 | 血管内脑机接口应用于脑卒中后瘫痪
中风是导致瘫痪的主要原因,最常影响上肢和声带。尽管最近在护理方面取得了进展,中风恢复达到瓶颈,之后出现永久性的神经损伤。植入式脑机接口设备提供了绕过永久性神经损伤的潜力。它们的功能是(1)记录神经活动,(2)解码为响应意志运动意图而发生的神经信号,以及(3)产生可用于控制外部设备的数字控制信号。虽然脑-机接口技术有可能彻底改变神经系统护理,但临床转化一直受到限制。血管内阵列电极提出了一种新型的微创...
2024-01-13 09:43:29 757
原创 听觉脑机接口——检测声压级变化以实现自动音量控制
视频和音频媒体是常用的娱乐方式。当音量差异较大时,用户需要调节设备的音量。如果能够在无需身体动作的情况下控制音量大小,体验可能更加舒适。对于有些由于受伤或疾病等原因无法手动调节音量的人来说自动音量控制系统更具吸引力。近日,日本长冈技术科学大学工程学院研究团队开展了基于脑机接口开发一种自动音量控制系统的研究,利用EEG测量的脑活动来控制外设的音量,而无需进行物理调节。相关研究成果已发表在《Heliy...
2024-01-09 09:28:07 864
原创 MIT团队将脑机接口与机器人结合起来
将BCI和机器人系统结合,使用无线、可穿戴的BCI设备控制波士顿动力的四足机器人Spot,并探索其在个人助理场景中的使用。用户通过脑力计算回答一系列问题,每个问题有对应的Spot动作。该系统成功率为83.4%。这是首次将无线、非视觉型BCI系统与Spot在个人助理使用案例中进行集成。未来版本可能具有友好和直观的提示,类似于普通导盲犬。该项目旨在为由无线和可穿戴的BCI系统提供动力的现代个人助理机器...
2024-01-07 09:24:55 832
原创 脑机接口+机器狗 | MIT的 Ddog 项目将脑机接口与Spot 机器人连接起来
未来,将脑机接口(BCI)和机器人系统结合起来,就能在日常生活中实现无缝个人助理系统,只需利用大脑活动,就能以离散的方式执行请求。这类系统可能有助于锁定综合征(LIS)或肌萎缩性脊髓侧索硬化症(ALS)患者的日常助理,因为他们可以从使用大脑传感接口与机器人助手进行交流中获益。由NataliyaKos'myna领导的麻省理工学院研究团队最近发表了一篇有关 Ddog 项目的论文。该项目旨在将波士顿动...
2024-01-05 09:58:34 782
原创 Nature子刊 | 微电极阵列上的多神经元簇作为体外脑网络模型
解锁脑功能是探究病理性脑网络功能障碍的必要条件。由于中枢神经系统形态和生化的复杂性,开发具有预测能力的通用模型必须从体外脑网络工程入手。基于此,本研究实现了一个基于微电极阵列(MEA)的体外脑网络,通过体外脑网络对脑功能控制和病理性脑网络功能障碍进行了研究,并比较了不同类型的神经元簇的动态特性。研究结果显示,脑起搏神经元在产生脑网络电生理模式中起着重要作用,并可能与神经可塑性过程有关。这些发现为未...
2024-01-03 09:43:12 737
原创 清华大学刘永进教授课题组提出基于便携式家用级别脑电设备的情绪识别新方法...
清华大学刘永进教授课题组提出一种从昂贵实验室级别的脑电设备数据进行迁移学习、提高便携式家用级别脑电设备的情绪识别能力的方法,该项研究于2023年被IEEE Transactions on Affective Computing期刊录用,论文的共同第一作者为刘永进教授指导的博士后刘舫和博士生杨培,刘永进教授指导的博士生舒叶芷、硕士生刘妮琦、盛芊芊共同参与了讨论和论文撰写,脑陆科技公司提供了研究所需的...
2023-12-29 09:29:59 863
原创 TAFFC | 清华大学刘永进教授课题组提出基于情绪字典与注意力机制的多模态情绪分布学习方法...
与实验室诱发的单一情绪不同,真实世界中人类个体往往在同一时刻展现的多种混合情绪状态,比如悲喜交加、又惊又喜等。清华大学刘永进教授课题组提出一种从多模态数据中学习并预测混合情绪的方法,该项研究于2023年被IEEE Transactions on AffectiveComputing期刊录用,论文的共同第一作者为刘永进教授指导的博士后刘舫和博士生杨培,刘永进教授指导的博士生舒叶芷、访问学者闫飞博士...
2023-12-27 09:30:58 464
原创 脑机接口之植入人类大脑竞赛日趋白热化
今年9月,马斯克的大脑植入公司 Neuralink 宣布了一个消息:该公司将开始招募志愿者进行临床试验,以测试其脑机接口(BCI)设备,它能收集神经元的电活动,并将这些信号转化为控制外部设备的指令。马斯克曾表示,他最终希望将人类与人工智能融合在一起,而Neuralink的初步目标是让瘫痪者仅凭意念就能控制光标或键盘。将人脑与电脑连接起来的其他竞争对手也在不断努力。今年,Neuralink的竞争对手...
2023-12-26 09:33:56 802
原创 DAGN:一种跨时段、跨任务稳定的脑纹识别方法
杭州电子科技大学脑机协同智能重点实验室孔万增教授团队最新研究成果“DisentangledAdversarial Generalization Network for cross-session Task-independent BrainprintRecognition”发表在学术期刊《IEEE Transactions onCognitive and Developmental Syst...
2023-12-20 09:27:13 864
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