腦機介面新方法，加州理工用超音波減少人體侵入

科技新報

加州理工大學近期在《自然─神經科學》期刊上發表新研究，透過功能性超音波醫學影像技術，可透過僅有髮絲般的顱骨空隙同步掃瞄大腦活動，讓癱瘓病人操控義肢或電腦。

現今針對協助癱瘓病人控制機器的腦機介面（Brain-Computer Interface，BCI），主要有三種，一是在大腦內植入電極（Electrodes），二是使用功能性核磁共振（fMRI），另一種移動式方法則是透過腦電波圖（EEG）。

植入腦中的電極雖然可以準確的測量單一腦神經元訊息，但是需要透過開顱手術植入，且測量範圍較小，fMRI 雖然可以測量全部大腦區域且為非侵入式手法，但解析度和靈敏度並不理想，而 EEG 則容易受到訊號強弱影響測量精准度，且無法偵測較深入的腦部區域。

因此美國加州理工學院（Caltech）醫學院神經科學中心率先在 2021 年發表研究結果指出，使用功能性超音波醫學影像（functional Ultrasound Imaging，fUS）做為讀取腦神經元訊息的方法，讓腦機介面研究出現一種新的可能性。

近期 Caltech 再度發布新的研究成果，透過 fUS 技術開發新型的腦機介面，在猿猴實驗中，用新介面儀器偵測大腦後頂葉皮層（Posterior Parietal Cortex），這個區域是大腦將感官訊息轉化為運動指令，並參與部分運動規劃。

透過 fUS，超音波穿透腦部組織和血液後的回波，讓儀器可即時計算大腦發出的訊息，猿猴實驗證實 fUS 探測的精準度與電極不相上下，雖然超音波無法穿透頭骨，但也僅需要開啟 100 微米，約一根頭髮寬度，就可讓 fUS 儀器偵測整個大腦組織。

Caltech 研究團隊認為 fUS 的發現將為腦機介面帶來大幅度的革新，因此未來將致力完善 fUS 腦機介面的研究，並讓醫療用品企業生產相關儀器，讓更多癱瘓病人可以更安全的方式操控義肢、機械和電腦等各種設備。

（首圖來源：Pixabay）