科學(xué)家將芯片植入猴腦 用腦電波控制虛擬手臂

據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，目前，在美國(guó)杜克大學(xué)的神經(jīng)系統(tǒng)研究中心，第一次演示了一個(gè)靈長(zhǎng)類大腦和一個(gè)虛擬身體之間的雙向聯(lián)系，科學(xué)家訓(xùn)練兩只猴子學(xué)習(xí)只使用腦電波來移動(dòng)虛擬手臂和分辨虛擬物體的紋路。

被植入電腦芯片的猴子能夠看到和移動(dòng)虛擬物品并分辨物體的紋路，這表明在幫助嚴(yán)重癱瘓病人再一次接觸社會(huì)的探索上更進(jìn)了一步。

杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)和哲學(xué)博士米格爾-尼可雷里斯說：“在不久的將來，四肢癱瘓的病人將利用這項(xiàng)技術(shù)，不僅能夠移動(dòng)手臂和再次行走，而且能夠感覺到手中物品的紋路，或者通過安裝的機(jī)器肢體能夠體會(huì)到紋路的細(xì)微差別。”他是美國(guó)杜克大學(xué)醫(yī)學(xué)中心神經(jīng)生物學(xué)教授和神經(jīng)系統(tǒng)研究中心主任，在這一領(lǐng)域有較深的資歷。

猴子們通過腦電波控制虛擬手臂放到虛擬物品的表面，并且通過接觸能夠分辨它們的紋路。盡管研究中使用的虛擬物品外觀相同，它們被設(shè)計(jì)成不同的紋路來測(cè)試猴子是否能通過腦電波直接控制虛擬手臂分辨其中不同。虛擬物品的紋路以微弱的電信號(hào)傳輸?shù)胶镒拥拇竽X，三種不同的電信號(hào)就代表三種不同的紋路。

10月5日出版的《自然》雜志報(bào)道了資深專家尼可雷里斯的研究結(jié)果，實(shí)驗(yàn)過程猴子的任何身體部分都沒有參與操作，這就表明將來脊椎神經(jīng)損傷嚴(yán)重的癱瘓患者可以利用這個(gè)技術(shù)，不僅能重新移動(dòng)也能重新恢復(fù)觸覺。

尼可雷里斯說：“這是第一次演示大腦和虛擬身體之間通過電腦芯片建立雙向的直接連接，當(dāng)虛擬手臂觸摸并產(chǎn)生反饋信號(hào)，傳送的的電信號(hào)刺激動(dòng)物腦皮層的另外一個(gè)區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)腦電波直接控制虛擬身體。”

“我們期待未來的幾年內(nèi)這項(xiàng)技術(shù)能夠幫助那些不能移動(dòng)的或者從未體驗(yàn)過外面世界的病人重新獨(dú)立生活。這也是第一次我們觀察大腦控制虛擬手臂接觸物體的同時(shí)大腦接收虛擬手臂獲得的描述物體細(xì)微結(jié)構(gòu)的電信號(hào)”，尼可雷里斯補(bǔ)充道。

由猴子大腦運(yùn)動(dòng)皮層的50-200個(gè)神經(jīng)元群體組合成的腦電波控制虛擬手臂的移動(dòng)，與此同時(shí)，觸覺皮層成千上萬的神經(jīng)元從虛擬手掌接收反饋信號(hào)，通過這種方式讓猴子僅依靠紋路就能區(qū)分物品。

據(jù)悉，參與這次試驗(yàn)的兩只猴子，一只嘗試了4次，另外一只嘗試了9次，就學(xué)會(huì)選擇正確的的物品。這幾次試驗(yàn)表明，事實(shí)上猴子們能夠感覺到物品而不是隨機(jī)選取的。

尼可雷里斯認(rèn)為在靈長(zhǎng)類動(dòng)物身上的成功使我們相信將來人類能夠更容易的完成同樣的任務(wù)。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)創(chuàng)造一個(gè)機(jī)器肢體來幫助嚴(yán)重癱瘓病人探索世界和接受外界信息是可行的，這個(gè)肢體由病人自己的腦電波控制來幫助他們獨(dú)立移動(dòng)。同時(shí)，肢體上的傳感器會(huì)生成反饋信號(hào)幫助大腦分辨物品的紋理、形狀和溫度，以及他們要走的道路的路況。

目前，這種治療方式被一個(gè)名為“再次行走”的國(guó)際非盈利組織采用，這個(gè)組織是由巴西、美國(guó)、瑞士、德國(guó)等國(guó)家的科學(xué)家建立的，他們的目標(biāo)是讓全身癱瘓的病人通過腦電波芯片與全身機(jī)器肢體連接回復(fù)行走。最近國(guó)際科學(xué)組織提出建議，在2014年巴西足球世界杯開賽前對(duì)獨(dú)立的機(jī)器肢體進(jìn)行第一次公開演示。