15、用于神经假肢的可重构处理器：原理、技术与应用

用于神经假肢的可重构处理器：原理、技术与应用

近年来，将大脑神经活动转化为假肢设备控制信号以帮助瘫痪患者的前景有了显著改善。这得益于系统神经科学的发现，以及微机电系统（MEMS）和计算技术的快速发展。然而，神经假肢系统的持续进步仍面临一些潜在障碍，如对神经编码的理解有限、神经接口寿命较短，以及用于移动实时处理神经信号的计算能力相对不足等。

1. 神经假肢系统概述

神经假肢系统或脑机接口旨在为残疾患者提供与外界互动的新方式。它主要包括以下几类：
- 感觉假肢 ：如人工耳蜗或人工视觉系统，通过适当的电刺激将环境信息编码并传递给神经系统。
- 运动假肢 ：将神经活动转化为假肢设备的控制信号，帮助上脊髓损伤、神经退行性疾病或截肢患者。
- 通信系统 ：如用于闭锁性脑干中风或肌萎缩侧索硬化（ALS）患者的皮质控制计算机光标。
- 中枢神经系统内（intra - CNS）假肢系统 ：通过刺激大脑区域（如慢性丘脑刺激以抑制帕金森病和特发性震颤患者的震颤）或从一个区域记录并刺激另一个区域（如用于癫痫的感应或干扰系统或用于中风的皮质旁路系统）与神经处理进行交互。

尽管解决上述功能障碍需要各种各样的传感器和执行器，但感觉、运动和中枢神经系统内假肢系统有许多共同的计算需求。随着运动假肢系统可能增加对神经系统的补充感觉反馈，以及所有假肢系统纳入学习和适应能力以应对和利用神经可塑性，这些系统在计算方面可能会变得更加相似。这种相似性以及对移动实时处理神经和/或感觉数据的高要求，促使人们开发专门为神经假肢系统优化的处理器