首先使用高带宽无线脑电电脑界面的使用

在朝着完全植入的内部脑电电脑界面系统的一个重要步骤中，Braingate研究人员展示了能够提供高带宽神经信号的无线发射器的首次人类使用。

普罗维登斯，R.I. [布朗大学和普罗维登斯退伍军人事务医疗中心] - 脑电脑界面（BCIS）是一种新兴辅助技术，使人们能够通过思考移动自己的身体来划伤计算机屏幕或操纵机器人假肢。多年来，临床试验中使用的调查BCIS有需要电缆将大脑中的传感阵列连接到解码信号并使用它们驱动外部设备的计算机。

现在，第一次，Tetraplegia的Braingate临床试验参与者已经证明了使用外部无线发射器的内部无线BCI的使用。该系统能够以单神经元分辨率和全宽带保真度在单个神经元分辨率下传输大脑信号，而不会物理地将用户束缚到解码系统。传统的电缆由大约2英寸的小型发射器取代，并重量超过1.5盎司。该装置位于用户头部的顶部，并使用有线系统使用的相同端口连接到大脑电机皮层内的电极阵列。

对于在生物医学工程的IEEE交易中发布的一项研究，瘫痪的两个临床试验参与者使用Braingate系统使用无线发射器来点，点击并键入标准平板电脑。该研究表明，无线系统将信号传输与有线系统几乎与相同的保真度相同，并且参与者实现了类似的点击精度和键入速度。

“我们已经证明，这种无线系统在功能相当于多年来一直是BCI性能的黄金标准的有线系统，”布朗大学工程助理（Research）助理教授John Simeral表示，Braingate的成员研究财团和研究的潜在客户。 “使用适当的保真度记录和传输信号，这意味着我们可以使用与有线设备一起使用的相同的解码算法。唯一的区别是人们不再需要物理地系紧到我们的设备上，这就如何使用了系统的方式开辟了新的可能性。“

研究人员表示，该研究代表了BCI研究中的一个主要目标的早期但重要的一步：一个完全植入的内部系统，有助于恢复失去移动能力的人的独立性。虽然先前已经报道了具有较低带宽的无线设备，但是这是传输由内部传感器记录的全谱的第一设备。高宽带无线信号使临床研究和基本的人类神经科学能够与有线BCIS进行更难以执行。

通过这个系统，我们能够在家里看大脑活动，以便在几乎不可能之前长期以来。

新的研究表明了一些新的可能性。审判参与者 - 一个35岁的男子和一名63岁的男子，都被脊髓损伤瘫痪 - 能够在他们家中使用该系统，而不是大多数BCI研究的实验室环境。由电缆未负责，参与者能够连续使用BCI长达24小时，为研究人员提供长期数据，包括参与者睡觉。

“我们希望了解神经信号如何随着时间的推移而发展，”棕色，康尼临床试验的嘉年理科学研究所的研究人员，棕色的工程教授Leigh Hochberg说。 “通过这个系统，我们能够在家里看大脑活动，长期以来几乎不可能。这将有助于我们设计解码算法，这些算法为瘫痪的人提供无缝，直观，可靠的沟通和移动性。“

该研究中使用的装置是在布朗工程学院教授Arto Nurmikko的Brown中首次开发的。被称为棕色无线设备（BWD），设计用于在拉出最小功率的同时传输高保真信号。在目前的研究中，两个设备一起使用的录制了神经信号，从200个电极的48兆比特，电池寿命超过36小时。

虽然BWD已成功使用了几年的基本神经科学研究，但在使用该系统在Braingate试验中使用该系统之前需要额外的测试和监管许可。 Nurmikko表示，人类使用的步骤标志着BCI技术发展的关键时刻。

＆＃34;我很荣幸成为推动脑机接口前沿的团队的一部分，“Nurmikko说。 “重要的是，我们论文中描述的无线技术有助于我们为追求下一代神经技术的道路提供了重要的洞察力，例如全面植入的大脑的高密度无线电子界面。”

新的研究标志着来自棕色，斯坦福和案例西部储备大学的跨学科集团的研究人员的另一个重要进展，来自棕色，斯坦福和西方储备大学以及普罗维登斯退伍军人事务医疗中心和马萨诸塞综合医院。 2012年，该团队发表了临床试验参与者的地标研究，首次使用BCI操作多维机器人假肢。这项工作之后是对系统的源源不断的细化流，以及使人们在计算机上输入的新临床突破，使用平板电脑应用程序，甚至移动自己的瘫痪的四肢。

“从需要金属电缆使用微型无线发射器的内部电缆的演变是朝着功能使用完全植入的高性能神经界面的主要步骤，”研究共同作者莱萨斯·弗莱尔（Sharlene Flesher）表示，培训队员斯坦福大道，现在是苹果公司的硬件工程师。 “由于现场用于减少传输带宽的同时保持辅助装置控制的准确性，这项研究可以是少数少数内容捕获延长的时间段，包括在实际的BCI使用期间。”

研究人员说，新的无线技术已经以意想不到的方式支付股息。因为参与者能够在他们的家中使用无线设备而没有技术人员维持有线连接，Braingate团队能够在Covid-19大流行期间继续他们的工作。

“2020年3月，很明显，我们无法访问我们的研究参与者＆＃39; “Hochberg说，Hochberg说，他也是马萨诸塞州综合医院和V.A主任的关键护理神经科医生。康复研究和神经技术的发展中心。 “但是通过培训护理人员如何建立无线连接，试验参与者能够在没有我们团队成员身体存在的情况下使用BCI。所以我们不仅可以继续研究我们的研究，这项技术使我们能够继续我们之前拥有的完整带宽和富达。“

Simeral指出，“多家公司奇妙地进入了BCI领域，有些公司已经展示了低带宽无线系统的人类使用，包括一些完全植入的人。在本报告中，我们很高兴使用高带宽无线系统，这些系统推进了未来系统的科学和临床功能。“

布朗有与Blackrock Microsystems的许可协议，以使该设备可用于世界各地的神经科学研究人员。 Braingate团队计划继续在正在进行的临床试验中使用该设备。

其他作者在这个最新研究中是Thomas Hosman，Jad Saab，Marco Vilela，Brian Franco，Jessica Kelemen，David Brandman，John Ciancibello，Paymon Rezaii，Emad Eskandar，David Rosler，Krishna Shenoy和Jaimie Henderson。

这项工作是由NIH Brain Initiative - Ninds（UH2NS095548），退伍军人事务部（N9228C，N2864C，A2295R，B6453R，P1155R）的NINDS（UH2NS095548）提供支持; NIH-NIDCD（R01DC009899，R01DC014034）; NIH-NIBIB（R01EB007401）;马萨诸塞州综合医院研究（ECOR）执行委员会; MgH-Deane Institute; DARPA修理;吴咀神经科学院斯坦福;拉里和帕米拉大猩猩;塞缪尔和Betsy Reeves;斯坦福大学霍华德休斯医学院，立即征服瘫痪（004698）。

披露：Arto Nurmikko是无线神经设备美国专利的发明者＃10433754。内容完全是作者的责任，并不一定代表NIH，退伍军人事务部或美国政府部的官方意见。