浙大研发芯片植入猴子大脑 意念控制机械手

2012-02-22 16:11:24来源: 今日早报
  电影《阿凡达》中,科学家人工培育名为“阿凡达”的肉体替身,通过自己的意识对其进行“远程控制”。

  电影中的场景似乎极为遥远。不过,在浙江大学,就有一支团队正在进行这方面的研究,经过5年努力,研究有了最新进展:成功让猴子通过意念控制一只机械手做不同的动作。

  机械手,是猴子通过“意念”控制的

  昨天下午2点,浙大紫金港校区求是高等研究院的实验室里,一只名为“建辉”的猴子头戴帽子,专注地看着面前的塑料板。

  塑料板有四块,上面连接着四个不同形状的“玩具”,有把手、圆环、塑料片和小圆柱体。

  四块塑料板分别亮起,“建辉”随着指示灯的变化,用抓、勾、握、捏四种不同的手部动作“对付”塑料板上四个形状的“玩具”。

  因为“玩具”的形状不同,要想抓住它们,就必须采用不同的动作。做对了,“建辉”就能喝到饮料作为奖励。

  神奇的是,在不远处,一只机械手就像是与“建辉”有“心灵感应”般,亦步亦趋地做着与“建辉”一模一样的手部动作。

  这就是求是高等研究院脑-机接口研究团队取得的最新研究进展。研究团队运用计算机信息技术成功提取并破译猴子大脑关于抓、勾、握、捏四种手势的神经信号,使猴子的“意念”能直接控制外部机械。

  这项成果代表国际“脑-机接口”领域的最前沿水平,不仅为科学家进一步为残障人士研发精密假手带来希望,同时,也为进一步全面破译脑部精细信号,并将信号对机器的准确传递建立了研究模型。

  浙大脑-机接口研究团队负责人郑筱祥教授介绍,这个领域的研究很复杂,需要神经科学、信息工程技术和医学等多个学科的交叉合作。

  首先,浙大医学院附属第二医院脑外科医生朱君明副教授为“建辉”做脑部手术,在“建辉”的大脑运动皮层植入两个芯片,芯片的规格均为4×4mm,每个芯片上有96个电极,通过芯片可以采集“建辉”大脑中单个神经元的信号。

  “建辉”头上戴的帽子就像网线一样,将芯片与计算机连接,这样就可以实时记录“建辉”一举一动发出的神经信号。

  在屏幕上,记者看到这些脑电信号呈现出高低和频率长短的变化。生物医学工程、计算机、医学等领域的研究人员利用获得的神经信号研发神经信号实时分析系统,对记录到的神经放电信号进行解读,最终区分出“建辉”抓、勾、握、捏四种不同信号的“密码”。

  当“建辉”开心地玩着“玩具”,它的脑部信号正被外部的计算机所“截取”并“破译”,直接传递到机械手上,“心灵感应”就这样产生。

  郑筱祥教授介绍,2008年,美国匹兹堡大学的科学家宣布实现了让猴子用“意念”控制机械手臂的运动;2011年10月,美国杜克大学医学中心的科学家在《自然》杂志发表文章,宣布他们不仅能够让猴子用意念移动虚拟手掌,还能感受虚拟手掌触摸物体的触觉信号。而浙大研究成果的特别之处在于,他们捕捉到的神经信号是更为精细的手指信号,复杂性和精密性要求要高于之前的手臂移动。

  如何做到?靠芯片采集猴子神经信号

  如果“心灵感应”能自如地运用于人体的各个部位,就能大大提高肢障患者的生活质量,使他们能够像正常人一样不必完全依赖他人的照顾而生活。

  朱君明副教授说,通过这方面的研究,将来神经系统受到损伤的病人可以直接受益,这对于瘫痪以及肢体损伤的病人来说,无疑是个天大的好消息。

  研究团队中的陈卫东副教授说,这项研究将来可以有很多研究方向,比如对人脑本身的探究方向,满足神经系统受损病人康复的需求方面,增进认知能力和学习能力方面以及神经教育学方面等。

  也许在将来,可以直接在人大脑中植入一种芯片,让人直接掌握很多知识。

  “研究发现,有一定技能的人,他们的大脑中有一种他人不具备的反应模式,试想一下,也许可以反过来通过在人脑中复制这种反应模式,让人掌握某种技能。”陈卫东说,这些听起来似乎很玄妙,但并非不可能,科学的发展比想象更快,“就像20年前,谁能想象现在网络这么的发达,现在人手一部手机?”

  未来应用,也许人的大脑中可植入知识。

关键字:芯片  植入  猴子  大脑

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2012/0222/article_2715.html
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