耶魯大學(xué)新研究發(fā)現(xiàn)，腦機(jī)接口若順應(yīng)大腦自然幾何結(jié)構(gòu)，用戶(hù)1小時(shí)內(nèi)即可用思維控制游戲；違背則無(wú)法學(xué)會(huì)。該技術(shù)有望助力運(yùn)動(dòng)障礙康復(fù)、抑郁治療及認(rèn)知增強(qiáng)。關(guān)注詳情。

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打游戲不用手柄，全靠意念操作？這不是科幻，而是耶魯大學(xué)團(tuán)隊(duì)在《自然·神經(jīng)科學(xué)》上發(fā)布的最新成果。更神奇的是，普通人只用不到一小時(shí)就能學(xué)會(huì)。研究第一作者強(qiáng)調(diào)：我們的目標(biāo)是讓腦機(jī)接口更快、更有效、更易用。

以往的非侵入式腦機(jī)接口（BCI）效率很低。即使經(jīng)過(guò)10次以上的訓(xùn)練，仍有約三分之一的用戶(hù)完全無(wú)法掌握，學(xué)習(xí)效果微乎其微。耶魯團(tuán)隊(duì)?wèi)岩?，?wèn)題出在訓(xùn)練方式上：傳統(tǒng)BCI要求大腦去學(xué)習(xí)一種不符合其“天然活動(dòng)規(guī)律”的指令，就像硬讓右撇子用左手寫(xiě)字。于是，他們決定換一個(gè)思路——順著大腦的“地形”走。

研究團(tuán)隊(duì)讓健康年輕人玩一款操控虛擬角色穿越競(jìng)技場(chǎng)的游戲，同時(shí)用功能性磁共振成像（fMRI）記錄他們的腦活動(dòng)。隨后，團(tuán)隊(duì)利用此前開(kāi)發(fā)的T-PHATE算法，為每位受試者繪制出獨(dú)特的“神經(jīng)流形”，也就是大腦活動(dòng)最自然的通路圖。

基于這張圖，他們?cè)O(shè)計(jì)了三種映射方式：第一種完全順應(yīng)最常用的神經(jīng)通路（“直覺(jué)映射”）；第二種使用次常用但仍自然的通路（“流形內(nèi)擾動(dòng)”）；第三種則要求大腦走一條從不走的新路（“流形外擾動(dòng)”）。接著，系統(tǒng)每?jī)擅胱x取一次新的大腦掃描信號(hào)，實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)化為角色的移動(dòng)方向。

結(jié)果令人驚嘆：在順應(yīng)自然流形的“直覺(jué)映射”下，參與者不到一小時(shí)，有時(shí)甚至更快這些參與者就成功用思維控制了角色。而一旦映射偏離了流形（“流形外擾動(dòng)”），同一時(shí)間內(nèi)根本沒(méi)人能學(xué)會(huì)。

更重要的是，成功學(xué)習(xí)者的腦活動(dòng)發(fā)生了實(shí)質(zhì)重組，逐漸與BCI的指令對(duì)齊，這種變化甚至擴(kuò)散到了目標(biāo)區(qū)域以外的腦區(qū)。研究人員認(rèn)為神經(jīng)流形既是約束也是機(jī)會(huì)，它決定了人們能學(xué)多快、學(xué)到什么。

這一發(fā)現(xiàn)顛覆了我們對(duì)學(xué)習(xí)難易的認(rèn)知。有些事之所以難學(xué)，可能并非因?yàn)槟芰蚺Σ蛔?，而是因?yàn)樗鶎W(xué)內(nèi)容與大腦現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)不匹配。

研究團(tuán)隊(duì)指出，該成果應(yīng)用前景廣闊：對(duì)于運(yùn)動(dòng)障礙或溝通困難的患者，可開(kāi)發(fā)更可靠的BCI；對(duì)于抑郁癥或焦慮癥，可順應(yīng)大腦現(xiàn)有回路循序漸進(jìn)地干預(yù)，而非強(qiáng)行扭轉(zhuǎn)；對(duì)于健康人群，甚至能用于認(rèn)知增強(qiáng)，通過(guò)理解自己的腦活動(dòng)結(jié)構(gòu)，更高效地提升思維能力。

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(群規(guī): 實(shí)名+機(jī)構(gòu))

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