栗子 鱼羊 发自 凹非寺
量子位 报导 | 大众号 QbitAI
路痴有救了。
宾夕法尼亚大学的科学家们，借由脑机接口，给了大鼠一种神经影响，帮它们找到对的方向。
本来，在水迷宫里游水的大鼠，看不到藏在水下的目的地。但收到影响之后，大鼠会把这作为一种新感官，学着运用它，顺畅游到指定的方位。
留意，大鼠在试验之前从没接收过相似的影响，可练习往后习惯了这样的设定，运用起“第六感”，就像运用视觉相同娴熟。
眼睛看不到方针方位，也能在5秒内精确抵达。
遇到障碍物也不会利诱，决断绕行，轻松找到方针：
似乎大脑植入了地图App相同丝滑。
更凶猛的是，在不同的影响形式下，大鼠探究国际的战略还会发生改变：之字形和环形两种途径，各有各的优势。
也就是说，当身体里的“传感器”发生改变，动物的运动战略也会跟着调整。
说不定有一天，视障小伙伴们也能拥抱新的感官，更轻松地出门、去到新的当地。
而这项美妙的研讨，刚刚登上了顶尖期刊PNAS(美国国家科学院院刊) 。
第六感怎样被发明？
科学家们用了一种名叫ICMS（经颅微电流影响）的影响办法。
ICMS一次激活十个左右的神经元。这就是说，不是激活整个大脑区域，而是向特定的区域传递信息。比较于直流电影响之类的办法，ICMS更精确，更有针对性。
科学家把一对大脑皮层双极影响电极，植入了成年大鼠脑内。
详细的测验试验，就是经典的Morris水迷宫。大鼠被放到水池的中心，而水池里只需一个躲藏的水下渠道可供站立。
对这个经典试验，科学家们做了一个小改动，把渠道的方位改为随机，也就是说，大鼠不只看不到渠道，也不能凭仗回忆找到渠道方位，仅有能够依托的头绪就是ICMS引起的感知。
可是，只是给大脑供给一个影响是不行的。想要发明新的感官，大脑就要学习运用影响，才干像运用天然生成而来的视觉、嗅觉那样，处理外部的信号。
要完成这个方针，就要对大鼠进行练习。
试验中，摄像机以每秒12帧监控大鼠的游水途径。只需大鼠的行进方向，是在方针方向的必定规模内（比方
像这样：
大鼠的预练习试验
在视频监控的独自一帧中，能够看到方针方向和大鼠行进方向之间，存在一个夹角。
当这个夹角小于设定的规模时（能够是15°，45°，90°等等），就判别行进方向正确，无线发射器会以超阈值强度、100Hz的频率发射脉冲电流。而当夹角巨细超出了规模，判别大鼠游偏了，就不传递影响信号。
开端接收到神经影响，大鼠还一脸懵比，不知道自己受了什么影响，也不懂得怎样运用，花了23秒才找到绿点：
但如此这般，进行了100到200次的练习之后，大鼠就学会了处理影响信息，方向感飞速提高，直奔方针毫不费力，这次只用了5秒：
学习后的大鼠
试验效果还显现，假如以大鼠能看到渠道方位 (绿点) 时的表现为基线，影响规模是15°以内时，大鼠游到结尾耗费的均匀旅程，十分挨近运用视觉时分的基线水平。
也就是说，只是在一两百次练习之后，大鼠运用起这个后天“第六感”，现已跟运用天然生成的视觉相同娴熟了。
不过，假如把影响规模进一步减小到5°以内，作用反而变差了。
别的，设定不同的影响规模，大鼠学到的探究国际的战略也有所不同：
假如设置违背90°以内就施加影响，大鼠便习惯了环形运动。
这样，能够快速试过一切方向，便于找到正确的方向。
假如设置违背45°以内、乃至15°以内才施加影响，大鼠便把握了之字形的行进办法。
大约是由于，这种情况下接受到的影响更精确，不需要再用转圈圈的办法，试遍每个方向了。
愈加风趣的现象是，当一只大鼠依照正常的练习流程获得了“第六感”之后，换个套路：反过来在大鼠游偏时给予影响，方向正确的时分不给影响。
这样再次练习，大鼠又习惯了新的传感器，仍然获得了和视觉相同好用的“第六感”。并没有由于影响的套路改变而堕入紊乱：
解救路痴，更是瞎子福音
当然，这样优质的“第六感”，不只是为了解救路痴而生的。
现在，小鼠的新感官现已媲美了视觉，假如人类也能解锁相似的效果，视障人士走出门去，就不会像早年那样困难了。
在这之前，也有许多试验室研讨过，协助视障小伙伴在生疏环境里导航的办法。显赫的MIT CSAIL试验室，就是其间之一：
2017年，团队宣布了一套可穿戴设备。里边有一枚深度摄像头，用来检测障碍物；一条触觉振荡腰带，和一个可改写的盲文显现器，把摄像头收到的音讯传给视障者。
视障人士穿上之后，不拿拐杖也能走出迷宫。
除此之外，设备也能够检测一些特定的物体，比方空着的椅子，指引小伙伴走过去坐下：
这时分，假如有一支拐杖，能够调配食用来加快进程。
不过，这套体系还需要手动读取盲文。
比较之下，假如人类能在脑机接口的协助下，具有新的感官，导航可能会变得更顺畅。
宾大效果，多位华人作者
论文作者，是来自宾夕法尼亚大学的12人大团队，里边有神经科学家，也有电力与体系工程系的专家。
一作，是宾大的助理教授Andrew G. Richardson。包含他在内，团队有7个小伙伴，都是来自神经外科系。
别的5个小伙伴，来自电力体系工程系，其间3位是华人：
刘夕林，本科结业自哈尔滨工业大学，2017年从宾大博士结业，现在在高通担任高档规划工程师。
Han Hao，本科结业自华中科技大学，2017年开端在宾大读博。
张沕琳，本科结业于清华大学，2016年在宾大博士后出站，同年回到清华大学电子工程系任教。现为清华电路与体系研讨所副教授，博士生导师。
传送门
论文地址：
http://sci-hub.tw/https://www.pnas.org/content/116/35/17509.short?rss=1
—完—
