通过触觉编码脑机接口实现自然肢体与机械肢体的同步控制

《Nature Communications》：Concurrent control of natural and robotic limbs through a tactile-encoded brain-computer interface

　　

摘要

脑机接口有望通过实现对额外执行器的直接神经控制来扩展人类的运动能力，但如何在不干扰自然运动的情况下整合具有多自由度的增强指令，仍然是一个重要挑战。在此，我们提出了一种基于触觉编码的脑机接口，该接口利用触觉诱发的P300反应来处理感官传入信号，从而即使在自愿动作的同时，也能准确解码额外的运动意图。我们在一项为期数天的实验中对这种接口进行了测试，其中包括一项用于验证基础脑机接口性能的单任务测试，以及一项用于评估脑机接口与人类自然运动之间相互影响的双任务测试。该接口能够实时且准确地解码四个额外的运动自由度，并且在经过三天的训练后性能有了显著提升。训练后，单任务条件与双任务条件下的性能差异并不明显，而且在同时进行额外控制时，自然运动也未受到影响。最后，该接口被应用于运动增强任务中，证明了其能够指挥两个额外的机械臂在双手任务中提供功能性辅助。这些结果为通过刺激感官传入信号来实现运动增强提供了新的脑机接口范式，能够在不干扰自然运动的情况下扩展运动自由度。