《超越学科的认知基础》2015张世超学习报告第十三周

2015年12月14日 (一) 15:09Zhangsc14（讨论）的版本

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学习报告

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脑机接口[1]

关键人物

正文

Cloud-Mind与脑机接口

脑机接口发展史

动物脑-机接口大事记（科技史）

动物脑-机接口（BCI）科技发展史
时间节点 中心人物或机构 大事件
1924年 Hans Berger[2] 发现了人脑的电活动，并发展了脑电图学（Electronencephalography[3]),为脑机接口的研究奠定了理论基础。
1969年 Regional Primate Research Center and Department of Physiology and Biophysics（ University of Washington School of Medicine in Seattle） 第一次证明了猴子可以通过神经活动来控制生物反馈机械臂。
1973年 Jacques Vidal 在《Annual Review of Biophysics and Bioengineering》上发表了《Toward Direct Brain-Computer Communication》，第一次提出了“脑机接口”的概念，并相继在多个同行评审出版物中发表多篇论文探讨这一领域。可谓“脑机接口”之父。
1970s 未知机构 通过算法重构运动皮层神经元[4]
1980s Apostolos Georgopoulos at Johns Hopkins University 发现了单个运动皮层神经元电信号反馈的数学联系，并且发现了分散在恒河猴大脑各个部分的神经元，他们共同控制着大脑的运动区域。
1980s Phillip Kennedy 他及其同事用锥形营养性(neurotrophic-cone)电极植入术在猴上建造了第一个皮层内脑机接口。
1987 Phillip Kennedy 建立Neuron Signals[5]
1990s Miguel Nicolelis[6]及其团队 前期研究大老鼠的脑活动。后期完善了BCI，并且制作了一个可以通过夜猴脑活动控制机械臂移动食物的装置。
1999 Yang Dan at the University of California, Berkeley 通过解码神经元活动，再现了猫所能看到的图像。他们将解码后的信号重制成一部电影。
2000年 Miguel Nicolelis[7]及其团队 成功地建立一个BCI，通过再现夜猴的脑部活动帮助使其能够利用操纵杆获取食物。BCI采取实时操作，通过一个远程协议控制单独的机器人，但猴子看不见机械臂运动，并没有收到任何反馈。这就是所谓的开环BCI（open-loop[8]）。
2000至今 John Donoghue at Brown University, Andrew Schwartz at the University of Pittsburgh and Richard Andersen at Caltech 致力于研究动物脑机接口，但是使用的神经元要比Miguel团队少。

人脑-机接口大事记

人脑-机接口发展史
时间节点 关键人物或机构 大事件
1978 William Dobelle[9] 第一个制造出应用在视力恢复领域的脑机接口。并于1978年将该设备移植给了一个盲人患者“Jerry”。
2002 William Dobelle 将第二代视觉恢复脑机接口系统移植给Jens Naumann。但是，在Dobelle死后（2004），这个系统失效，该患者最终失明。
1998 Philip Kennedy and Roy Bakay at Emory University in Atlanta 最先在人植入了可获取足够高质量的神经信号来模拟运动的侵入性脑际接口。他们的病人Johnny Ray患有脑干中风导致的锁闭综合症，并于1998年接受了移植。
2005 Cyberkinetics公司[10]这个就是上文的John Donoghue建立的公司。 Cyberkinetics公司获得美国FDA批准，在九位病人进行了第一期的运动皮层脑机接口临床试验。四肢瘫痪的Matt Nagle成为了第一位用侵入式脑机接口来控制机械臂的病人，他能够通过运动意图来完成机械臂控制、电脑光标控制等任务。其植入物位于前中回的运动皮层对应手臂和手部的区域。
2004 Eric Leuthardt and Daniel Moran from Washington University in St Louis 利用皮质脑电图技术，最早在人体试验皮层脑电图的研究者。他们的基于皮层脑电图的脑际接口能够让一位少年男性病人玩电子游戏。

皮质脑电图技术大事记

皮质脑电图技术
1990s 德国图宾根大学的Niels Birbaurmer 使用EEG进行脑机接口实验。
1999 美国凯斯西留地大学由Hunter Peckham领导的研究组 用64导脑电图恢复了四肢瘫痪病人Jim Jatich的一定的手部运动功能。该技术分析脑电信号中的β波，来分类病人所想的向上和向下两个概念，进而控制一个外部开关。除此以外，该技术还可以使病人控制电脑光标以及驱动其手部的神经控制器，来一定程度上回复运动功能。
2000 美国罗切斯特大学的Jessica Bayliss 利用P300[11]，受试者可以通过P300信号来控制虚拟现实场景中的一些物体，例如开关灯或者操纵虚拟轿车等。
2013 Bin He[12] and his team at the University of Minnesota 通过一系列的实验证实基于功能神经影像学的脑机接口系统实现与侵入式的脑机接口非常近似的功能。他的团队识别出了由运动想象激发出的电子生理学和血液动力学信号的共变和共同定位。
2014 Bin He 研究发现基于EEG的非侵入式脑机接口可以更加快捷和稳固地实现动能受损患者的交流，相较于传统的肌肉信号传导通道而言。
最后修改于2015年12月14日 (星期一) 15:09