腦機界面的發展之路:用意念控制機械臂不是夢

雷鋒網 於 04/12/2014 發表 收藏文章

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。之後,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。

對於該女士和其背後的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,更別説自己喝飲料。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,我們終於幫助病人實現了多年來的夙願。”

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、帕金森症或中風患者。

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,併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。

他説道:“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説:“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,然後激活人造肌肉和人造四肢。因此,它並非控制手指,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於將腦機界面運用於其他領域: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,為巴西世界盃開球!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”之後,Nicolelis激動地説:“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。”

現在腦機界面仍處於早期階段。大腦中的神經元數量極為龐大,研究困難重重。奮鬥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》的一次採訪中,BranGate研究計劃的Donoghue説:“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


資料來源:雷鋒網
作者/編輯:熊蒙
標籤: 意念控制  

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