脑机界面的发展之路:用意念控制机械臂不是梦

2014-12-09 19:23:20来源: 互联网 关键字:脑机界面

    2012年,一个特殊的传感器植入到了一位瘫痪女士的大脑表层,它拥有96个电极,仅为阿司匹林药片大小。之后,女士在无人帮助的情况下,用意念控制机器人手臂完成了喝饮料动作:拿起杯子,将嘴凑到吸管边,顺利喝完它。

    对于该女士和其背后的BrainGate计划,以上动作是历史性的一刻。这是她瘫痪15年来第一次拿起某个东西,更别说自己喝饮料。10年前发起该项目的神经系统科学家John Donoghue表示:“这是一个非常巨大的成就,我们终于帮助病人实现了多年来的夙愿。”

    这是尚处在新兴阶段的脑机界面研究的重要一步,神经科学家和工程师用特殊移植物、机器人四肢甚至是整个外骨骼,拯救瘫痪、帕金森症或中风患者。

缓慢但坚定的发展

    10年前,Donoghue团队将他们的实验对象从猴子转为人,取得一系列成功,比如让一位53岁的太太用手触及到了目标物。

    美国西北大学的神经科学教授Lee Miiler,最近也有了突破。他的团队将多电极阵列移植到了猴子的大脑中,并成功帮助它们完成抓、举、扔球等一系列动作。植入物能够跟踪活动,读取100个神经元发出的信号,当然,在人体活动中可能有100万个参与其中。

    他说道:“很多人类可以做到的动作,动物无法做到,虽然我们能够让猴子做出抓、扔等一系列动作,但我们不能让它们弹钢琴。”

    生物工程师Eberhard Fetz说:“大脑能控制肌肉,而脑机界面能够接受大脑发出的控制信号,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细胞。”

将想法变为行动

    世界上的其他团队正在致力于将脑机界面运用于其他领域:从控制直升机到控制DNA。

    杜克大学神经科学教授Miguel Nicolelis是脑机界面领域的先锋,是第一位提出动物(包括人类)能通过脑机界面控制义肢的神经科学家,而且他开发的慢性、多位点、多电极记录,为科学家测量大脑神经元活动提供了很好的基础。

    Nicolelis的Walk Again计划在今年夏天取得了了举世瞩目的成就,一位29岁的瘫患病人Nicolelis穿戴点满电极的金属球衣和蓝色帽子,为巴西世界杯开球!这位球员用自己的意念控制了机器外骨骼。

    在这震惊世界的“伟大一踢”之后,Nicolelis激动地说:“总有一天,当我们走在纽约街头,我们可以看到一位之前无法行走的人在快乐地踢球,我相信在我有生之年能够见到这样的场景。”

    现在脑机界面仍处于早期阶段。大脑中的神经元数量极为庞大,研究困难重重。奋斗在该领域的科学家会庆祝自己的每一个小小胜利,一个看似简单的抓举动作都能够让他们激动万分,因为这对他们和病人都是巨大的一歩。

    2012年,在《纽约时报》的一次采访中,BranGate研究计划的Donoghue说:“我记得在一次讨论中,有人问一位对计划感兴趣的病人:‘你想重新行走吗?’他问答:‘不,我只想用手摸到鼻子。’”


 

关键字:脑机界面

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/2014/1209/article_5325.html
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