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06-17
可实现同种异体生物控制的“脑脑接口”技术（BtBIs）现已日趋成熟。
2020年3月20日，北京生命科学研究院/清华大学生物医学跨学科研究院罗敏敏实验室发表了题为《光学脑对脑接口论文支持快速信息传输以实现精确运动控制》的文章。
论文中，研究团队介绍，作者利用光纤记录和光遗传学激活技术构建了光学脑脑接口，并在两只小鼠之间实现了高信息传输率的运动信息传输，从而在原理上实现了脑脑接口的可能性精确控制动物在个体之间的运动得到了验证。
光学脑-脑接口支持快速信息传输，实现精确的运动控制。
看过科幻电影《阿凡达》的人可能对脑脑接口的概念有一些印象。
在电影中，地球上的人们可以通过直接脑对脑信息传递来远程控制潘多拉星球上转基因蓝色类人生物的纳美族种族。
一般来说，人与其他动物之间的交流依赖于视觉、听觉、嗅觉或触觉，但实际上脑脑接口也可以实现生物大脑之间的直接信息传递。
然而，由于目前技术的限制，信息传递的速率很低，这也是制约脑脑接口技术发展的一大瓶颈。
此外，罗敏敏的实验室最近发现，脑干未定核（NI）中的一类表达神经调节素（Nuromedin B，NMB）的神经元可以控制运动速度、觉醒以及与空间记忆相关的海马θ波。
相关论文于2019年1月14日发表在《Nature Communications》杂志上。
简单来说，NI中表达NMB的神经元的活动精确地预测和控制运动速度。
如下图所示，NI中表达NMB的神经元的活性与动物的运动速度、觉醒水平和海马θ波呈正相关。
此次，基于上述研究成果，研究团队设计了一种光学脑脑接口，在??两只小鼠（“大师”控制鼠标和“阿凡达”阿凡达鼠标）之间传输运动速度信息，以实现精准、真实-具有高信息传输率的跨动物运动的时间控制。
具体过程如下：从阿凡达大鼠NI表达NMB的神经元中提取运动速度参数；使用支持向量机（SVM，一种执行数据二元分类的广义线性分类器）训练的模型进行实时光学测量。
从对照小鼠的 NI 记录 Ca2+（钙离子）信号；将阿凡达小鼠的 NI 转化为图案化光遗传学刺激，成功引导阿凡达小鼠紧密模仿对照小鼠的运动。
值得一提的是，该过程的信息传输速率达到4.1bit/s，比基于电生理学的脑-脑接口的信息传输速率高2-3个数量级。
【控制大鼠与阿凡达大鼠之间的信息传递速率】此外，研究团队还强调了在提高脑-脑接口信息传递速率时选择合适的神经回路以及记录和刺激工具的重要性。
研究团队认为，该实验最终取得了更高的信息传输率。
一方面，研究人员利用NI中表达NMB的神经元来提取运动速度参数；另一方面，研究人员选择使用光纤记录系统来记录它们的变化。
。
关于脑机接口，近年来，我们或多或少听说过“脑机接口”的进展。
2016年，特斯拉首席执行官、SpaceX首席执行官兼CTO、SolarCity董事会主席埃隆·马斯克创立了脑机接口公司Neuralink。
在这一领域，各国研究团队频频刷新我们的认知——2016年1月16日，浙江大学宣布国内首例植入式脑机接口临床研究获得成功。
相比之下，脑脑接口可以说离大众还很遥远。
雷锋网获悉，脑-脑接口由两部分组成——解码器从源脑神经活动中检索有用信息，编码器将源信息转换为目标脑神经元活动的适当变化。
事实上，早在2000年，科学家就提出脑脑接口可以实现生物大脑之间的直接信息传输。
当时，科学家初步证明，通过多种方式记录从源脑获得的电生理信号，然后通过皮质内电微刺激（ICMS）影响目标脑的神经元活动，动物A能够模仿动物B. 偏差率仅在10%左右波动。
由此，令人兴奋的脑-脑接口概念应运而生。
在接下来的几年里，一些研究使用了脑电图（EEG）等非侵入性技术，它利用脑电图仪来显示大脑的自发生物电活动，并根据其特征和变化来检查大脑功能。
方法）和经颅磁刺激（TMS，一种无痛、无创的绿色治疗方法，磁信号可以无衰减地穿透颅骨刺激大脑神经），在2或3名人类受试者之间实现了脑与脑的接口，允许受试者感知其他受试者的感知或移动手指的意图。
此外，还有研究表明，利用脑电图从人脑中提取运动指令，可以通过电刺激或聚焦超声波将运动指令传输到蟑螂或小鼠的大脑中。
然而，如上所述，脑脑接口需要多通道记录脑电波，这在技术上有一定难度。
同时，脑电波记录难以准确解码，因此信息传输率较低。
不过，罗敏敏实验室的这项研究无疑为脑脑接口领域的研究找到了新的突破。
关于罗敏敏，看完这篇可能有人想问：罗敏敏是谁？事实上，罗敏敏博士是北京生命科学研究所的高级研究员。
自2016年北京生命科学研究院实验室成立以来，以“通讯作者”或“第一作者”等身份在多个国际学术期刊（如《科学》《细胞》《神经元》《美国科学院院刊》等）发表学术论文40余篇。
论文被引用次数超过二流。
雷锋网了解到，除了两个神经生物学研究方向（哺乳动物大脑中嗅觉信号的编码，以及神经回路层面上一些基本动物行为的生理机制）之外，罗敏敏博士其实是一个“杂人” “科学家”，他本科时学习心理学，也对人工智能、物理等领域表现出兴趣。
罗敏敏的实验室还开发了许多电生理学和化学方面的仪器。
此外，罗敏敏博士还试图挑战神经生物学领域广泛讨论但存在争议的血清素。
事实上，5-羟色胺或血清素是一种抑制性神经递质，几乎可以影响大脑活动的各个方面，例如调节情绪、能量、记忆，甚至塑造人生观。
一些抗抑郁药通过提高大脑中这种神经递质的水平来发挥作用。
毫无疑问，科学研究的过程并不是一帆风顺的，但罗敏敏博士一直激励自己：每天早上都告诉自己，今天会有重大发现。
当然，大多数时候他会失望地回家，但第二天他会充满希望地醒来。
希望。
也许正是这种乐观的精神支撑着罗敏敏博士和他的实验室不断取得突破。
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