中国生物医学工程学报2024,Vol.43Issue(2) :204-213.DOI:10.3969/j.issn.0258-8021.2024.02.008

基于光遗传学技术的脑机接口研究进展

Research Progress of Optogenetic Brain-Computer Interface

孟兆阳 蒲江波 李向宁
中国生物医学工程学报2024,Vol.43Issue(2) :204-213.DOI:10.3969/j.issn.0258-8021.2024.02.008

基于光遗传学技术的脑机接口研究进展

Research Progress of Optogenetic Brain-Computer Interface

孟兆阳 1蒲江波 2李向宁3
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作者信息

  • 1. 华中科技大学武汉光电国家研究中心,生物医学光子学教育部重点实验室,武汉 430074
  • 2. 中国医学科学院北京协和医学院生物医学工程研究所,天津 300192
  • 3. 华中科技大学武汉光电国家研究中心,生物医学光子学教育部重点实验室,武汉 430074;海南大学生物医学工程学院,海南省生物医学工程重点实验室,海南三亚 572025
  • 折叠

摘要

脑机接口作为一种大脑和外部设备之间的双向通信系统,在增强脑功能、人机交互和神经康复方面得到了广泛应用.基于光遗传学技术的脑机接口,弥补了电极刺激在生物兼容性、刺激精度与细胞类型特异性上的缺陷,成为神经工程领域的研究热点.综述了光遗传学脑机接口在动物实验中的应用,以及在闭环调控脑区活动、反馈虚拟感觉和脑-脑交互等方面取得的研究进展;介绍了集成化和微型化新型光遗传学接口的研究前沿;总结了光遗传学脑机接口面临的挑战,以及探讨在多模态脑活动监测和脑-机智能等方向的发展前景.

Abstract

As bidirectional communication systems between human brains and external devices,brain-computer interfaces(BCIs)have been widely employed in brain function enhancement,human-computer interaction and nerve rehabilitation.BCIs based on optogenetics remedy for the deficits of electrode stimulation in biological compatibility,stimulation accuracy and cell type specificity,thus becoming a hotspot in the research of neural engineering.In this review,we first described the application of optogenetic interfaces in animal experiments such as closed-loop control of brain activity,virtual sensation feedback,or brain-brain information channel.Subsequently,frontiers of novel integrated and miniaturized optogenetic interfaces were summarized.At last,we recapitulated the current challenges of optogenetic brain-computer interfaces,along with the prospects of optogenetic interface in multimodal brain activity monitoring and brain-computer intelligence.

关键词

神经工程/脑机接口/光遗传学/闭环反馈

Key words

neural engineering/brain-computer interface/optogenetics/closed-loop feedback

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基金项目

国家自然科学基金(32192412)

出版年

2024
中国生物医学工程学报
中国生物医学工程学会

中国生物医学工程学报

CSTPCD北大核心
影响因子:0.614
ISSN:0258-8021
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