【神經科學】神經工程的壯舉 美國研究者成功將腦電波轉換成文字

  【神經科學】神經工程的壯舉 美國研究者成功將腦電波轉換成文字

最近美國研究人員發佈一份科學論文,他們成功地研發一台神經義肢設備,能夠將癱瘓人士的腦電波翻譯成一段完整句子。 每年平均有數千名人因為中風、意外或疾病而喪失了說話的能力。這項研究中的病者是一名36歲男士,而他在20歲時不幸中風,造成他產生發音障礙(anarthria),從此無法清晰地發音,不過慶幸地他仍保留了認知能力。 這個領域的過去研究一般集中於藉由電極以讀取腦波,並研發出能夠讓使用者拼出字母的活動義肢,不過現在這個新方法的目的是要提供一個更快速且更具組織性的溝通途徑。 加利福尼亞大學舊金山分校的研究人員,曾經將電極陣列擺放在正接受大腦手術,但語言能力正常的病人身上,目的希望控制其聲道的訊號進行解碼,傳達其母音與子音,透過分析訊號圖案後判斷出單字。儘管如此,這只是一個概念,並未曾在癱瘓的病人上試驗過。 大學博士工程師David Moses表示:「對於一個無法自然溝通的人而言,這個研究是相當重要的科技里程碑。它展示了這個方法的潛在能力,能夠替嚴重癱瘓以及失語的人發聲。」 研究團隊決定展開一個新研究,稱為「手臂與聲音的大腦—電腦介面修復」(Brain-Computer Interface Restoration of Arm and Voice,BRAVO),而第一名試驗者被稱為BRAVO1。團隊透過手術將一個高密度電極植入其語言運動皮層,而當BRAVO1嘗試說話時,研究團隊會記錄下他的神經活動,並使用人工智慧來分辨資料當中的細微模式,最終連結到英文單詞。 研究人員的系統可每分鐘進行最多18個字的解碼,且平均準確率為75%,並適用類似手機的「自動校正」(auto-correct)功能,為系統帶來突破性的成功。 BRAVO1 的神經外科醫生兼研究者Edward Chang表示:「就我們所知,這是第一次成功地,從一位癱瘓且無法說話的人的大腦活動中,直接解碼出完整的字句。」 Source:sciencealert

【神經科學】大腦如何辨別過去和現在?透過「旋轉」 區分資訊

到底如何分辨過去和現在的邊界呢?近日兩名神經學家的最新研究,運用了幾何方式回答以上問題,意外地發現人類的大腦是透過「旋轉」的方式以區分感官資訊和過去的記憶。 一直以來,我們理解環境、學習、行動以及思考的能力,均有賴於感官和記憶之間連續、靈活的互動。我們必須透過感官吸收周圍世界的新資訊,而且同時保持對事件的短期記憶,大腦為了識別兩方面的區別,因此劃分了到表徵經驗的感知區域和其他皮質中樞。 兩位神經學家 Nature Neuroscience 發表了最新的研究,發現大腦會「旋轉」感知資訊,將其編碼為記憶,而同時從神經活動中提取資訊,互不干擾。 科學家在實驗中測試了老鼠的聽覺感知,讓牠們反覆聽四個和弦序列,從而建立和弦之間的關聯。當老鼠聽到一個初始和弦與另一個和弦時,便能夠預測接下來的聲音,於是科學家利用ML 分類器來分析老鼠在聆聽過程中聽覺皮層上的神經活動。結果發現,當老鼠遇到不熟悉的和弦序列時,便改變它對先前輸入的表徵。 然而大腦如何對抗外界干擾並保存正確的記憶呢?研究人員測試了另一個分類器以識別和區分過程中的記憶表徵,例如當一個意外的和弦喚起與一個更熟悉的序列之間的比較時, 神經元的啟動方式。結果,分類器顯示了一個完整的神經活動模式,並非直接去「修正」。那些記憶編碼猶如在紙上寫筆記,而當在沒有空間寫字的時候,把紙張旋轉 90 度在另一側頁邊空白處寫字,因此過去的記憶序列不會受到干擾和覆蓋。 Source:nature,quantamagazine

【神經科學】Elon Musk 旗下Neuralink 猴子腦植入晶片憑意念打機

企業家Elon Musk開辦的大腦晶片新創公司 Neuralink 週五(9日)發布一段影片,顯示一隻猴子的大腦植入晶片後正在玩簡單的電玩遊戲。 這一隻 9 歲的雄性獼猴 Pager,在受訓期間使用搖桿玩遊戲,但在培訓完畢並植入晶片後,科學家把搖桿電源拔除。然而,Pager 仍然在轉動搖桿玩「Mind Pong」遊戲來換取香蕉冰沙,事實上真正操作浮標移動的力量來自 Pager 的大腦。  Pager 行動皮層區域植入 了2000 多個電極以傳遞大腦電子訊號,Neuralink 則可記錄與並解讀這些訊號。因此靠晶片讀取 Pager 腦內神經元的訊息即可操作遊戲。 Elon Musk表示,之後的版本可讓植入腦部的 Neuralink分流訊號到植入身體,從此讓癱瘓者再次行走。該設備將會植入在顱骨齊平處,而且會採用無線充電的方式,因此外觀和自身感覺都與常人無異。 Neuralink 於 2016 年在美國舊金山成立,專門研究植入無線大腦運算晶片的治療方法,針對神經系統疾病的患者,例如腦退化症、脊髓損傷,並一直嘗試把技術與人工智能融合。 Source:sciencealert

【成功法則】用科學控制大腦 提升工作動力的4種方法

或許你對現在一成不變的工作感到疲倦,或因長期缺乏成就感與激勵而漸漸喪失動力。神經科學家Dr Gabija Toleikyte將從神經科學角度解釋工作動力產生的原理,並透過簡單的方法令大腦產生「激勵」的感受,大大提升工作效率。 從神經科學的角度,人類大腦有兩個區域涉及激勵的操控,分別是「腹側被蓋區」(ventral tegmental area)和「依核」(nucleus accumbens)。當我們做自己喜歡和開心的活動時,腹側被蓋區便分泌一種名為多巴胺(dopamine)的化學物質,而這種物質掌管人類的慾望,可以讓我們感受到興奮與開心。 科學實驗顯示,大腦需要 「驚喜般的獎勵」才能分泌更多多巴胺,以下將分享4個方法讓你在工作上製造出令人意外的獎勵,從而提高工作動力: 1:多與同事交流 在工作場合中,別人的嘉許可無形中帶來工作上的驚喜。因此,你可不定期與同事或朋友交流,例如會面交談、視訊或手機訊息等,某種程度都會刺激腦部分泌多巴胺。你可盡量在工作的常態與變化中取得平衡,避免一成不變的生活,從而提升工作滿意度。 2:適當的充電時間 在工作中應適當安排喘息時間,因為不間斷的工作將使身心變得疲乏,工作效率隨即下降。你可每 90 分鐘休息 15 分鐘,或每一小時休息5 – 7分鐘,但你可根據自己的喜好,自行調整休息的時間。 3:挑戰自己 當碰到棘手的計畫,往往會選擇延後處理問題。如果強迫自己馬上完成,不僅做起來十分痛苦,更可能事倍功半,耗費大量時間效果卻不如預期。因此,你可寫下幾個完成這項計畫對你的好處,令你的工作與重視的目標建立連結。另一個解決方法是設立一個挑戰計畫,例如本來不善常擇寫文章的你,可嘗試在 30 分鐘內寫出一篇 300 字短文,當目標達成後,在下個 30 分中則進一步嘗試 500 字短文。不斷挑戰自己可讓你克服心魔,更可發掘到自己的潛能。 4:適時的自我獎勵 適當地刺激腦部,例如在工作中能加入獎勵,完成艱鉅的任務後舉辦慶功聚餐,這些獎勵都會對工作效率和工作質素有深遠的影響。 Source:verywellmind,sciencefocus,forbes