破譯大腦的密碼

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【雷爾科學】破譯大腦的密碼

【雷爾科學組員選定】

文章來源:

https://www.scientificamerican.com/article/brain-enigma-code/

2017年12月27日

神經科學家正在從密碼學中提取線索，將大腦活動轉化為運動。

大腦控制的義肢設備極有可能改善因受傷或疾病而導致行動不便的人的生活。為了驅動這種腦-機介面，神經科學家已經開發了多種演算法來解碼與運動相關的思想，並提高了準確性和精確性。現在，研究人員們通過借用密碼世界中的知識來解碼運動中的神經信號，從而拓展了他們的密碼信息儲備。

二戰期間，密碼破解器破解了加密信息中已知的語言模式，其中包括了某些字母和單詞的典型頻率和分布。人類的許多動作，如行走或伸手，也遵循可預測的模式。肢體的位置、速度和其他幾個動作特徵都傾向於以一種有序的方式表現出來。

愛娃·黛爾（Eva Dyer）是喬治亞理工學院（Georgia Institute of Technology）的神經學家，她認為這是一種規律。她和她的同事最近在自然生物醫學工程的一項研究中發表了他們的研究成果：嘗試用密碼學啟發的策略解碼神經信號。她的團隊訓練了三隻獼猴，，讓它們伸出手臂，或者彎曲手腕，將游標引導到圍繞中心位置的一系列目標。與此同時，研究人員使用了植入電極陣列來記錄每隻猴子的運動皮層中大約100個神經元的活動，這是控制運動的關鍵大腦區域。

黛爾說，一個好的解碼器應該找到對應的模式，這些模式隱藏在神經活動中，並映射到運動中所看到的模式。為了找到解碼演算法，研究人員對神經活動進行了分析，以提取和減少其核心的數學結構。然後，他們測試了一系列的計算模型，以找到最接近運動模式的神經模式。

為了使義肢設備更實用，這種方法還必須被用來解碼更加複雜的自然運動——這是一項不平凡的任務。「我們只是觸及了表面。」黛爾說。

讓我們一起為人類的和平做一分鐘的冥想！

祝願世界永遠和平！