科学家构建新型光学脑—脑接口

埃隆·马斯克展示的脑机接口系统曾引发刷屏。如果不只让脑机相连，而直接实现脑与脑的信息传输，又会怎样？北京脑科学与类脑研究中心罗敏敏实验室利用光纤记录和光遗传学激活技术构建了一个光学脑—脑接口，在两只小鼠间实现了高速率的运动信息传递，从原理上验证了脑—脑接口跨个体精确控制动物运动的可能性。研究结果发表在《中国科学：生命科学》杂志上。

“近几年有研究展示，可从一只动物大脑皮层中提取电生理信息，解码后通过电刺激或经颅磁刺激技术刺激另一只动物大脑皮层，从而提出脑—脑接口的概念。” 该研究第一作者卢立辉介绍。

但此前脑—脑接口信息传递速率非常低——仅0.004—0.033 比特/ 每秒，这是制约脑—脑接口发展的最主要瓶颈。主要技术障碍是传统的脑—脑接口需要长期脑电多通道记录，技术难度大，脑电波记录难以精确解码等。

这项研究基于该实验室此前研究发现，脑干未定核神经元活性可预测动物运动速度。研究人员利用了光纤记录和光遗传学技术，以及可精确预测和调控动物运动速度的神经环路。他们用光纤记录系统从一只鼠的脑干未定核神经元中提取运动信息，对神经元活性信号解码，再通过光遗传学刺激传递给另一只鼠的脑干未定核神经元。

“这个基于光学记录和刺激的脑—脑接口实现了动物的高度同步化运动，信息传递速率达到4.1 比特/ 秒，比之前同类研究高2—3 个数量级。” 卢立辉说。

据介绍，这种新型脑—脑接口的优点在于，可稳定记录有相似功能的特定细胞类型的神经元活性，信噪比高，相对容易操作，而且避开多通道记录的技术挑战，降低了神经信息解码难度。