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2026-07-30 00:00 中国 论文发表 基础与方法 译自 EN

生物混合神经接口实现闭环控制鳗鱼游动

内容概述 研究人员通过侧线神经电刺激实现了对自由游动鳗鱼的闭环速度控制,该生物混合系统采用比例-微分反馈控制器动态调节刺激频率,相比固定频率刺激,速度偏差分别降低 63.7%(前进)和 50.6%(后退)。
推荐理由 研究演示了闭环生物混合系统通过侧线神经刺激实现动物行为控制,为脑机接口提供新的生物学模型。

该研究于 2026 年 7 月 30 日发表于《仿生学与生物力学》期刊。研究人员开发了一套闭环控制的鳗鱼-计算机生物混合系统,可通过侧线神经的电刺激调节鱼类游动行为。该系统采用一个轻量级微电子背包,配有刺激电极,无创地附着在鳗鱼身上,使其能够实现实时动作控制。研究人员使用了参数化的单向脉冲(前侧线神经:4.0 V;后侧线神经:2.5 V;频率 10-100 Hz;占空比 30%),可激发定向运动。

该系统采用比例-微分反馈控制器,根据实时速度测量动态调节刺激频率,以维持预设的游动速度。研究结果显示,后侧线神经刺激诱导前向游动(速度 9.0-17.8 cm/s),速度与频率呈现强负相关(r = -0.96);而前侧线神经刺激产生后向游动(速度 6.9-9.5 cm/s),相关系数为 -0.89。与固定频率刺激相比,闭环方案将速度偏差分别降低 63.7%(前进)和 50.6%(后退)。身体质量归一化的外部刺激功率范围为 0.87-1.54 mW/g。这项研究展示了自由游动鳗鱼的双向闭环速度调节,为基于侧线驱动神经接口的自适应、能效高的水生生物混合机器人系统提供了紧凑、无创的控制框架。

本文由 BCIwiki 根据公开信息撰写

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