腦機(jī)界面的發(fā)展之路:用意念控制機(jī)械臂不是夢(mèng)
2012年,一個(gè)特殊的傳感器植入到了一位癱瘓女士的大腦表層,它擁有96個(gè)電極,僅為阿司匹林藥片大小。之后,女士在無(wú)人幫助的情況下,用意念控制機(jī)器人手臂完成了喝飲料動(dòng)作:拿起杯子,將嘴湊到吸管邊,順利喝完它。
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對(duì)于該女士和其背后的BrainGate計(jì)劃,以上動(dòng)作是歷史性的一刻。這是她癱瘓15年來(lái)第一次拿起某個(gè)東西,更別說(shuō)自己喝飲料。 10年前發(fā)起該項(xiàng)目的神經(jīng)系統(tǒng)科學(xué)家John Donoghue表示:“這是一個(gè)非常巨大的成就,我們終于幫助病人實(shí)現(xiàn)了多年來(lái)的夙愿。”
這是尚處在新興階段的腦機(jī)界面研究的重要一步,神經(jīng)科學(xué)家和工程師用特殊移植物、機(jī)器人四肢甚至是整個(gè)外骨骼,拯救癱瘓、帕金森癥或中風(fēng)患者。
緩慢但堅(jiān)定的發(fā)展
10年前,Donoghue團(tuán)隊(duì)將他們的實(shí)驗(yàn)對(duì)象從猴子轉(zhuǎn)為人,取得一系列成功,比如讓一位53歲的太太用手觸及到了目標(biāo)物。
美國(guó)西北大學(xué)的神經(jīng)科學(xué)教授Lee Miiler,最近也有了突破。他的團(tuán)隊(duì)將多電極陣列移植到了猴子的大腦中,并成功幫助它們完成抓、舉、扔球等一系列動(dòng)作。植入物能夠跟蹤活動(dòng),讀取100個(gè)神經(jīng)元發(fā)出的信號(hào),當(dāng)然,在人體活動(dòng)中可能有100萬(wàn)個(gè)參與其中。
他說(shuō)道:“很多人類可以做到的動(dòng)作,動(dòng)物無(wú)法做到,雖然我們能夠讓猴子做出抓、扔等一系列動(dòng)作,但我們不能讓它們彈鋼琴。”
生物工程師Eberhard Fetz說(shuō):“大腦能控制肌肉,而腦機(jī)界面能夠接受大腦發(fā)出的控制信號(hào),然后激活人造肌肉和人造四肢。因此,它并非控制手指,而是控制能控制手指的細(xì)胞。”
將想法變?yōu)樾袆?dòng)
世界上的其他團(tuán)隊(duì)正在致力于將腦機(jī)界面運(yùn)用于其他領(lǐng)域:從控制直升機(jī)到控制DNA。
杜克大學(xué)神經(jīng)科學(xué)教授Miguel Nicolelis是腦機(jī)界面領(lǐng)域的先鋒,是第一位提出動(dòng)物(包括人類)能通過(guò)腦機(jī)界面控制義肢的神經(jīng)科學(xué)家,而且他開發(fā)的慢性、多位點(diǎn)、多電極記錄,為科學(xué)家測(cè)量大腦神經(jīng)元活動(dòng)提供了很好的基礎(chǔ)。
Nicolelis的Walk Again計(jì)劃在今年夏天取得了了舉世矚目的成就,一位29歲的癱患病人Nicolelis穿戴點(diǎn)滿電極的金屬球衣和藍(lán)色帽子,為巴西世界杯開球!這位球員用自己的意念控制了機(jī)器外骨骼。
在這震驚世界的“偉大一踢”之后,Nicolelis激動(dòng)地說(shuō):“總有一天,當(dāng)我們走在紐約街頭,我們可以看到一位之前無(wú)法行走的人在快樂(lè)地踢球,我相信在我有生之年能夠見到這樣的場(chǎng)景。”
現(xiàn)在腦機(jī)界面仍處于早期階段。大腦中的神經(jīng)元數(shù)量極為龐大,研究困難重重。奮斗在該領(lǐng)域的科學(xué)家會(huì)慶祝自己的每一個(gè)小小勝利,一個(gè)看似簡(jiǎn)單的抓舉動(dòng)作都能夠讓他們激動(dòng)萬(wàn)分,因?yàn)檫@對(duì)他們和病人都是巨大的一歩。
2012年,在《紐約時(shí)報(bào)》的一次采訪中,BranGate研究計(jì)劃的Donoghue說(shuō):“我記得在一次討論中,有人問(wèn)一位對(duì)計(jì)劃感興趣的病人:‘你想重新行走嗎?’他問(wèn)答:‘不,我只想用手摸到鼻子。’”
評(píng)論