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卫生，医学和人类计算机界面的耳式生物电子设备
最新的动力和符合微电子制造的进展为健康监测和疾病治疗开辟了机会。其他材料工程的进步，例如导电，皮肤样水凝胶，液体金属，电动纺织品和压电薄膜的开发提供了安全舒适的方式，可以与人体接口。一起，这些进步使具有集成的多模式感应和刺激能力的生物电子设备的设计和工程能够在身体上的任何地方佩戴。在这里特别感兴趣的是，外耳（耳膜）提供了一个独特的机会来设计具有高度可用性和熟悉程度的可扩展生物电子设备，鉴于耳机的广泛使用。本评论文章讨论了能够生理和生物化学感应，认知监测，靶向神经调节以及对人类计算机相互作用的控制的耳朵生物电子设备开发的最新设计和工程进步。从这个可扩展的基础上讲，研究和工程的增长和竞争将增加，以推动耳态生物电子学。这项活动将导致患者和消费者对这些智能耳机式设备的采用增加，以跟踪健康，治疗医疗状况以及增强人类计算机的相互作用。
基于心理状态的自适应界面的案例
跨多个领域（例如航空、汽车和核电行业）的复杂系统操作员需要长时间连续地执行任务。长时间连续使用会导致精神疲劳以及认知灵活性、注意力和情境意识的下降，从而危及复杂操作的安全性和效率。基于心理状态的自适应系统可能是解决此问题的方法。这些系统根据一系列指标推断操作员的当前心理状态，这些指标包括操作员独立测量（例如天气和一天中的时间）、行为（例如反应时间和车道偏差）以及生理标记（例如脑电图和心脏活动）。然后可以以多种方式之一调整操作员与系统之间的交互，以减轻任何检测到的认知状态下降，从而确保持续的安全性和效率。根据手头的任务及其具体问题，可能的调整（通常基于机器学习估计）例如包括修改信息、呈现方式或刺激显着性以及任务调度。自适应系统研究涉及多个领域，包括神经工效学、人为因素以及应用和生态背景下的人机交互，因此需要仔细考虑上述每个方面。本文概述了研究人员在设计基于心理状态的自适应系统时需要考虑的一些关键问题和方面，同时也促进了它们在长期连续使用过程中的应用，为更安全、更高效的人机交互铺平了道路。
贝塔爆发质疑脑机接口的统治力
目前，构建可靠的脑机接口 (BCI) 的努力涵盖了多个方面，从硬件到软件，再到更复杂的实验协议和个性化方法。然而，尽管付出了这些努力，但仍有显著改进的空间。我们认为，一个相当被忽视的方向是将 BCI 协议与基础神经科学的最新进展联系起来。鉴于这些进展，特别是对 beta 频带活动的爆发性特征和 beta 爆发的多样性的描述，我们重新审视了 beta 活动在“左手 vs. 右手”运动想象任务中的作用。目前针对此类任务的解码方法利用了运动想象在感觉运动皮层中产生时间锁定的诱导功率变化这一事实，并依赖于带通滤波功率变化或协方差矩阵，这些矩阵也描述了从不同通道记录的信号中共同变化的功率变化。尽管人们对运动想象过程中 beta 爆发活动的动态知之甚少，但我们假设 beta 爆发的调节方式应该类似于其在执行真实上肢运动时的活动。我们表明，基于 beta 突发调制模式的分类特征产生的解码结果等于或优于多个开放脑电图数据集中通常使用的 beta 功率，从而提供了对这些生物标志物特异性的洞察。
通过大脑 - 计算机界面检测情绪时，分析驾驶任务的影响
抽象的交通事故是年轻人中死亡的主要原因，这个问题今天造成了大量受害者。已经提出了几种技术来预防事故，是大脑计算机界面（BCIS）是最有前途的。在这种情况下，BCI被用来检测情绪状态，集中问题或压力很大的情况，这可能在道路上起着基本作用，因为它们与驾驶员的决定直接相关。但是，没有广泛的文献应用BCI来检测受试者在驾驶场景中的情绪。在这种情况下，需要解决一些挑战，例如（i）执行驾驶任务对情绪检测的影响以及（ii）在驾驶场景中哪些情绪更可检测到的情绪。为了改善这些挑战，这项工作提出了一个框架，该框架着重于使用机器学习和深度学习算法的脑电图来检测情绪。此外，已经设计了一个用例，其中有两种情况。第一种情况是聆听声音作为要执行的主要任务，而在第二种情况下，聆听声音成为次要任务，这是使用驾驶模拟器的主要任务。以这种方式，旨在证明BCI在这种驾驶方案中是否有用。结果改善了文献中现有的结果，可用于检测两种情绪（非刺激和愤怒）的准确性99％，三种情绪（非刺激性，愤怒和中性）的93％，四种情绪（非刺激性情绪（非刺激）（非刺激性，愤怒，中立和快乐）的精度为75％。
蛋白质 - 蛋白质相互作用界面的多重映射
*这些作者对这项工作的贡献同样贡献：jingxuan he（juh709@psu.edu），ling-nan zou（lxz7@psu.edu）摘要我们描述了通过sp绘制的肽映射的肽映射，这是一个替代性c（sparc-map），一个方法可以识别两个互动互动的互动蛋白。我们的方法基于细菌宿主内的体内亲和力选择，并使用高吞吐量DNA测序结果来推断蛋白质 - 蛋白质相互作用（PPI）接口的位置。SPARC-MAP仅使用常规微生物技术，而不依赖专门的仪器或重新建立蛋白质复合物的体外；它可以调节以检测PPI在广泛的亲和力上。它可以多路复用以并联探测多个PPI。它的非特异性背景可以精确测量，从而使PPI的敏感检测能够检测。使用SPARC-MAP，我们在（p21-PCNA复合物中恢复已知接口。我们还使用SPARC-MAP来探测嘌呤体，这是六种嘌呤生物合成酶的弱结合的复合物，在那里尚无PPI接口。在那里，我们确定满足底物渠道结构要求的接口；我们还确定了参与多种不同相互作用的蛋白质表面，我们使用现场人体细胞中特定于位点的光叠链链接来验证。最后，我们表明SPARC-MAP结果可以对基于机器学习的结构预测对输出施加严格的约束。
社区对脑机接口的看法
受邀回答问题的 950 人中，有 846 人参与，其中 806 人完成了调查。调查对象的人口结构多种多样，大多数受访者年龄在 36-45 岁之间（26%），性别均衡（52% 为女性），主要为白种人（86%）。大多数受访者（98%）从未使用过 BCI，65% 的人在调查前并不知道 BCI 的存在。人们对 BCI 类型的偏好因情况而异。伦理问题很普遍，尤其是植入风险（98%）和成本（92%）。在人口统计变量和对 BCI 的不平等、监管及其在医疗保健中的应用的看法之间存在显著关联。结论：尽管人们对 BCI 有着浓厚的兴趣，尤其是用于医疗应用的 BCI，但伦理问题、安全和隐私问题仍然十分重要，这凸显了需要明确的监管框架和伦理准则，以及教育举措来提高公众的理解和信任。通过共同设计原则促进公众讨论并让潜在用户、伦理学家和技术专家等利益相关者参与设计过程，有助于使技术发展与公众关注保持一致，同时也帮助开发人员积极解决道德困境。
脑机接口的模拟触觉共享控制改善了人机协作
Nadia Sciacca，Tom Carlson Aspire Create，伦敦大学学院 RNOH，斯坦莫尔，HA7 4LP，英国 电子邮件：{nadia.sciacca.17; t.carlson}@ucl.ac.uk 摘要— 如今，技术为人类提供了许多交流几乎所有事物观点的方式。视觉、听觉和触觉媒体是人类最常用的媒体，它们以如此自然的方式支持交流，以至于我们甚至不会主动考虑使用它们。但是对于那些失去运动或感觉能力的人来说，他们很难或不可能控制或感知这些技术的输出，该怎么办？在这种情况下，也许唯一的交流方式可能是直接使用脑信号。因此，本研究的目标是为四肢瘫痪的人（他们可能被限制在自己的房间或床上）提供一种远程呈现工具，以促进我们许多人认为理所当然的日常互动。在我们的案例中，远程呈现工具是一个远程控制的机器人。它可以作为用户日常生活的一种媒介，通过虚拟方式与位于远程房间或地方的朋友和亲戚联系，或者与不同的环境进行探索。因此，目标是设计一个人机系统，使用户能够仅使用思想来控制机器人。技术部分由脑机接口和视觉界面组成，以实现机器人的“模拟触觉共享控制”。在用户和机器人之间实现共享运动控制，并实现自适应功能分配以管理情况的难度。利用这种“模拟触觉反馈”的控制方案是使用人机合作框架进行设计和评估的，并且已经通过五名参与者评估了这种交互方式的好处。初步结果表明，使用“模拟触觉反馈”的控制和合作比没有“模拟触觉反馈”更好。
大规模研究性别对运动想象脑机接口中 μ 节律抑制的影响
摘要 运动想象脑机接口 (MI-BCI) 的最大问题是 BCI 性能不佳，即“BCI 效率低下”。尽管过去的研究试图通过调查影响用户 MI-BCI 性能的因素来寻找解决方案，但问题仍然存在。与 MI-BCI 性能相关的研究因素之一是性别。关于性别对用户控制 MI-BCI 能力的影响的研究仍无定论，主要是因为过去的研究样本量小且性别分布不均衡。为了解决这些问题并获得可靠的结果，本研究将四个 MI-BCI 数据集合并为一个包含 248 个主题且性别分布均等的大型数据集。数据集包括来自两性健康受试者的 EEG 信号，这些受试者按照 Graz 协议执行了右手和左手运动想象任务。分析包括从 C3 和 C4 电极中提取 Mu 抑制指数，并比较女性和男性参与者之间的值。与之前的一些研究结果不同，这些研究报告了女性 BCI 用户在调节 mu 节律活动方面的优势，我们的结果并未显示两组的 Mu 抑制指数之间存在任何显着差异，这表明性别可能不是 BCI 性能的预测因素。
SUPER：利用生物反馈增强脑机接口增强人机防御协作——初步结果
本文介绍了实时系统用户性能增强 (SUPER) 项目的初步结果，该项目通过集成生物反馈的新型人机界面 (HCI) 探索远程自主系统 (RAS) 操作员的人类增强 (HA)。我们的方法旨在超越国防和安全行动中现有的性能基准，为 RAS 操作员开发人类数字孪生做出贡献。SUPER 的多模态生物反馈系统整合了来自大脑活动、听觉和眼球运动等生理信号的数据，通过机器学习提供对认知状态的高级理解。模拟危险环境医疗分诊场景作为实验刺激，采用受试者间设计，有 32 名参与者。他们在三种条件下执行远程分诊任务：没有实时生物反馈的对照组（n=12）、提供实时生物反馈的系统（n=12）和具有认知训练课程的系统（n=8）。这种场景使我们能够评估实时生物反馈和大脑训练对高需求 RAS 任务期间认知功能的影响。 SUPER 满足了国防部门管理高脑力负荷的需求，其创新的生物反馈系统旨在实时最大限度地提高操作员的表现，其潜在应用范围超出了国防领域。初步结果令人鼓舞，表明参与者的表现与他们的认知状态之间存在很强的相关性。
用于认知增强的计算机接口
脑机接口 (BCI) 可以实现大脑和外部计算机之间的直接通信，从而可以处理大脑活动并控制外部设备。虽然 BCI 通常用于医疗目的，但它在非医疗用途上也可能大有可为，可以释放人类的神经认知潜力。在本文中，我们讨论了使用 BCI 进行认知增强的前景和挑战，特别关注侵入式增强 BCI (eBCI)。我们讨论了 eBCI 的伦理、法律和科学含义，包括与隐私、自主权、不平等以及认知增强技术对社会的更广泛影响有关的问题。我们得出的结论是，eBCI 的发展所带来的挑战远超实际的利弊，还引发了关于有意识自我的本质以及我们是谁、我们是什么以及应该成为什么的基本问题。