近日，研究人員成功開發出一種具有創新性的皮層內腦機接口
（BCI），為未來幫助癱瘓患者操控輪椅、假肢等設備帶來了新的可能。目前，該技術已在獼猴身上順利完成測試，相關研究成果更是發表於權威期刊《Science Advances》。
這套腦機接口系統宛如一個精密的「神經信號解碼器」，採集獼猴大腦中三個關鍵區域的神經信號，分別是初級運動皮層、背側運動前區皮層與腹側運動前區皮層。這一舉措意義非凡，成功實現了對實時三維運動的更精準、更靈活解碼，相較於以往的腦機接口系統，無疑是一次重大的技術跨越。
為了更真實地模擬現實生活情境，研究採用了具備立體視覺的複雜3D VR環境。這個虛擬世界的場景複雜度與不可預測性逐級遞增，仿佛是一個充滿未知的冒險樂園。實驗中，猴子被穩穩地固定在座椅上，頭部與手臂受限，只能專注地觀看高刷新率的3D螢幕。同時，它們佩戴著與顯示屏同步的快門式眼鏡，以獲得逼真的立體視覺體驗；紅外眼動追蹤設備則以高達500赫茲的頻率，時刻監測著猴子的視線動向。
研究人員在三隻猴子的三個不同運動腦區精心植入了Utah陣列電極（微型電極網格），即初級運動皮層（M1）、背側運動前區皮層（PMd）與腹側運動前區皮層（PMv）。此前，多數腦機接口僅依賴初級運動皮層，然而，許多運動相關的獨有信號在M1中缺失或難以解析，這無疑降低了數據質量。
為了攻克這一難題，研究團隊嘗試額外記錄另外兩個腦區的信號。結果令人驚喜，在所有任務與受試個體中，PMv與PMd的信號表現始終優於M1；僅使用PMv與PMd的組合，效果往往接近甚至超過同時採集三個區域信號的整體水平。這一發現不僅表明運動前區皮層存在協同作用，更凸顯出在有運動前區信號時，M1獨立發揮的作用有限。
一項配套研究進一步證實，僅依靠PMv活動即可支持在線光標控制，且效果與M1或PMd相當。由於該區域信號反映的是高級運動規劃指令，而非M1發出的底層執行信號，這對於患者來說，可能意味著更容易操控腦機接口。此外，對於中風導致M1受損、或患有肌萎縮側索硬化（ALS）的患者而言，利用其他皮層區域信號實現腦機接口控制具有至關重要的意義。
在所有任務中，解碼器採用了獨特的訓練方式，即通過猴子被動觀察VR環境中的運動畫面來採集數據並訓練。猴子只需靜靜觀看螢幕上的動作，其大腦產生的神經反應就會被用於校準解碼器。這一點對於那些無法自主做出動作以訓練系統的癱瘓患者來說，無疑是至關重要的。
該腦機接口系統將三個運動皮層的神經活動轉化為實時三維速度信號，猴子的腦信號持續被解碼，用於控制VR環境中球體或虛擬形象的方向移動指令。系統採用閉環運行模式，在線使用期間無需重新訓練解碼器，而是依靠使用者自身的神經可塑性與解碼器的強泛化能力工作。這意味著猴子的大腦會主動適應並控制系統，而非系統不斷根據大腦活動重新校準。
為了全面驗證系統的有效性，研究人員精心設計了五項任務，逐步測試腦機接口能否應對避障等動態、不可預測的場景。實驗裝置在逼真的沉浸式3D VR環境中搭載動態相機追蹤系統，可實現連續導航與避障，高度模擬真實世界場景。立體3D顯示屏為猴子提供真實的深度感知，相比以往研究使用的2D螢幕，無疑是一項重要改進。
這款專為適配癱瘓患者設計的腦機接口，僅需短暫的被動注視、無需任何主動動作即可工作，且採用閉環運行、無需解碼器重訓練。被動校準與自適應控制的完美結合，標誌著腦機接口向實際落地應用邁出了堅實而重要的一步，為癱瘓患者帶來了重獲生活掌控權的希望。
