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用VR游戏治疗中风的MindMaze,投入3000万美元开发一款大脑芯片

2018-07-10 19:40来源:87870编辑:顾小北

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  原标题:用VR游戏治疗中风的MindMaze,投入3000万美元开发一款大脑芯片
 
  瑞士神经科学公司MindMaze创始人兼首席执行官Tej Tadi宣布,已经找到了利用VR技术修复中风患者受损大脑的方法。目前,他正研发一种微芯片,可以复制大脑并行处理大量数据的方式,以恢复受损大脑。
 
  MindMaze一直致力于探索如何更好地将神经科学融入VR,除了尝试用脑电波控制VR头显外,他们还开发了能读取并模拟用户表情的MASK技术,甚至通过VR技术来帮助中风病人、幻肢痛病人进行复健。因此,这款开发中的芯片也让我们十分期待。

  Andy Ibbot是一位中风患者,由于细胞缺氧,中风对他大脑左半球的神经元造成了广泛的损害,导致他身体右侧的神经瘫痪。

  医生建议Ibbot去适应新的生活,他的说话或吞咽能力有限,右侧身体几乎无法移动,需要拐杖支撑才能移动。不过,Ibbot却开始参加撒哈拉沙漠马拉松 (Marathon des Sables) 训练,即穿越撒哈拉沙漠的6天超级马拉松比赛。

  VR游戏MindMotion Go
 
  Ibbot知道,中风后参加马拉松跑赛的想法是个不切实际的目标。不过,他想,为什么不能步行完成呢? Ibbot的家在安普顿郡的Long Buckby,那里距离神经物理治疗公司Physiofunction只有十分钟的路程。而Physiofunction碰巧是欧洲最早试验名为MindMotion Go的新技术的公司之一。

  MindMotion Go是一款供患者玩的游戏,可以在非临床环境下继续进行身体和精神方面的康复。
 
  由瑞士神经科技初创公司MindMaze开发的MindMotion Go,采用微软的Kinect动作捕捉摄像头,为用户提供了全套专为鼓励正确身体动作而定制的游戏。

  有些游戏需要用户移动手臂去赛车、倾斜身体去驾驶飞机或者握紧拳头去操作起重机。这引起了Ibbot的浓厚兴趣。6年后,Ibbot的手臂恢复了运动能力,随后语言能力也大大增强。
 
  随着练习的持续,他先是可以在拐杖支撑下走路,最后甚至抛掉了拐杖。2017年4月7日,Ibbot发现自己站在了他最初计划于2012年回归的地方:摩洛哥沙丘中,即撒哈拉沙漠马拉松赛的起点。 Ibbot说:“我的目标只是为了到达起跑线,在那之后的任何事情都是额外的奖励。”
 
  9小时11分钟后, Ibbot跑过了前30.3公里阶段的终点线,在10小时有效截止时间之内。接下来的39公里需要在11个半小时以内完成。第二天上午9点30分,伴随着《Highway to Hell》的曲调, Ibbot和其他参赛者一起从营地大步走出来。

  MindMaze发展史
 
  2017年8月,Tej Tadi在瑞士洛桑总部接受记者采访。36岁的塔迪是瑞士最成功的企业家之一。2016年,MindMaze成为该国第一家达到10亿美元估值的初创公司,这要归功于印度企业Hinduja Group的1亿美元投资。
 
  这笔投资被用于开发MindMotion Pro,也就是 Ibbot使用的最初医学级系统。它使用专有的动作捕捉摄像头和虚拟化身,自动完成那种通常需要训练有素的理疗师持续指导的物理治疗。

  2004年,Tadi加入瑞士洛桑联邦理工学院(EFPL),开始攻读VR计算机图形学硕士学位。他的第一个项目是在VR中开发更真实的行走动作。该项目需要了解人脑是如何控制运动的,因此他经常到附近的医院去研究患有运动障碍的人,比如帕金森症患者。Tadi解释说:“通过研究受伤的大脑,以及它是如何运作的,这有助于更好地了解健康大脑。”从此,Tadi走上了将VR引入医疗领域的研发之路。
 
  VR/AR动作捕捉系统MindMotion Pro
 
  MindMaze于2015年推出其首款产品MindMotion Pro。MindMotion Pro是行业里首款由意念驱动的VR/AR动作捕捉游戏系统。该系统结合了VR、脑部成像和游戏的技术,帮助受脑部损伤的病人(如中风病人)恢复脑部功能。系统使用名为“NeuroGoggles”的头戴显示器,将32个神经传感器和动作捕捉摄像头融为一体。

  系统原理是以绑带和干电极结合感知用户的脑波和肌肉活动,并使用专用的运动捕捉摄像机系统在用户做出动作之前进行“预测”。该系统使用高清的三维相机来跟踪与捕捉人体动作,以生理参数测量与反馈系统获得对象的脑电波活动与肌肉活动,并诠释对象的意图,最后通过在虚拟现实中模拟对物体的抓,握等动作,使病人受损的上肢获得相应的锻炼。

  与Ibbot用的MindMotion Go系统中的Kinect摄像头不同,MindMotion Pro的摄像头在2017年5月获得了美国食品和药物管理局(FDA)的许可,可在病人躺在病床上一动不动时检测到他们的手臂。然后在放在病人床边的便携式屏幕上呈现一个简单的卡通人物。通过移动真正的手臂,病人可以控制这些虚拟化身,以便执行一系列的任务,比如把虚拟物体放到虚拟托盘上。

  MindMaze神经科学部门的负责人Andrea Serino解释道:“对于中风后无法移动手臂进行任何训练的患者,我们只需要他们移动另一只手,并向虚拟化身展示动作,就好像是正在运动仿形手臂一样。即使只是看到这个动作,就可以激活那只手臂受损的马达回路。”除了欺骗无意识的大脑机制之外,适应具有挑战性任务的能力会产生更明显的影响,以帮助患者更快康复。
 
  CogniChip芯片 让患者在VR中“身临其境”
 
  然而,Tadi已经意识到,无论显示器的逼真程度如何,仅仅欺骗眼睛是不够的,这不足以让一个人相信他们看到的是真实的。比如,他需要让Ibbot相信他在穿越撒哈拉沙漠而不是躺在医院的病床上。毕竟,视觉刺并不能让他感觉到皮肤的干热,也无法感受到脚下柔软的沙子。

 

最终,MindMaze的目的是将这些关于如何欺骗大脑体感的知识与开发用于神经康复的动作捕捉系统经验结合起来,开始解决创建真正交互的、多感官的VR系统。为了捕捉面部动作,MindMaze公司开发了一种面部追踪技术——Mask。MASK在头显泡沫填充物的外围集成了低成本电极,并通过这种元件来感测面部肌肉运动时的电气信号。它可以检测到发送到面部8个部位(如前额和脸颊)激活肌肉的电信号到来。然后,这些信号可以被提前用来识别特定的表情,从而消除虚拟化身的反应延迟

 

 

为了跟上大脑的计算速度,有几个独立处理核心的传统芯片无法胜任这项工作。为此,塔迪意识到,需要像大脑一样的硬件,一种能够并行处理多个模拟数据流的处理架构。有传言称,MindMaze将推出整合所有功能的新产品,并投资3000万美元开发了一款芯片,这款芯片设计主要针对硬件层面,模仿大脑整合来自多个传感器数据流的方式。这种芯片能够同时处理和协调所有连续数据流,包括前置摄像头、惯性运动传感器、肌肉或神经活动脑电图读数,并将它们整合到统一的虚拟身体中。

 

Tadi声称,这款芯片名为CogniChip,它将是MindMaze的终极目标。Tadi表示:“直截了当地说,这款芯片将能像人一样思考来模拟现实,这听起来可能让人觉得十分荒谬,但这将是我们今后努力的方向。”

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