腦機界面的發展之路：用意念控制機械臂不是夢

2012年，一個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個電極，僅為阿司匹林藥片大小。之后，女士在無人幫助的情況下，用意念控制機器人手臂完成了喝飲料動作：拿起杯子，將嘴湊到吸管邊，順利喝完它。

對于該女士和其背后的BrainGate計劃，以上動作是歷史性的一刻。這是她癱瘓15年來第一次拿起某個東西，更別說自己喝飲料。10年前發起該項目的神經系統科學家John Donoghue表示：“這是一個非常巨大的成就，我們終于幫助病人實現了多年來的夙愿?！?/span>

這是尚處在新興階段的腦機界面研究的重要一步，神經科學家和工程師用特殊移植物、機器人四肢甚至是整個外骨骼，拯救癱瘓、帕金森癥或中風患者。

緩慢但堅定的發展

10年前，Donoghue團隊將他們的實驗對象從猴子轉為人，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物。

美國西北大學的神經科學教授Lee Miiler，最近也有了突破。他的團隊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、扔球等一系列動作。植入物能夠跟蹤活動，讀取100個神經元發出的信號，當然，在人體活動中可能有100萬個參與其中。

他說道：“很多人類可以做到的動作，動物無法做到，雖然我們能夠讓猴子做出抓、扔等一系列動作，但我們不能讓它們彈鋼琴。”

生物工程師Eberhard Fetz說：“大腦能控制肌肉，而腦機界面能夠接受大腦發出的控制信號，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胞。”

將想法變為行動

世界上的其他團隊正在致力于將腦機界面運用于其他領域：從控制直升機到控制DNA。

杜克大學神經科學教授Miguel Nicolelis是腦機界面領域的先鋒，是第一位提出動物（包括人類）能通過腦機界面控制義肢的神經科學家，而且他開發的慢性、多位點、多電極記錄，為科學家測量大腦神經元活動提供了很好的基礎。

Nicolelis的Walk Again計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穿戴點滿電極的金屬球衣和藍色帽子，為巴西世界杯開球！這位球員用自己的意念控制了機器外骨骼。

在這震驚世界的“偉大一踢”之后，Nicolelis激動地說：“總有一天，當我們走在紐約街頭，我們可以看到一位之前無法行走的人在快樂地踢球，我相信在我有生之年能夠見到這樣的場景。”

現在腦機界面仍處于早期階段。大腦中的神經元數量極為龐大，研究困難重重。奮斗在該領域的科學家會慶祝自己的每一個小小勝利，一個看似簡單的抓舉動作都能夠讓他們激動萬分，因為這對他們和病人都是巨大的一歩。

2012年，在《紐約時報》的一次采訪中，BranGate研究計劃的Donoghue說：“我記得在一次討論中，有人問一位對計劃感興趣的病人：‘你想重新行走嗎？’他問答：‘不，我只想用手摸到鼻子。’”

Via: Gigaom

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