在黑客帝國(guó)中令人印象深刻的一點(diǎn)就在于其腦機(jī)交流裝置，如果有一天，神經(jīng)細(xì)胞的信號(hào)在傳到大腦運(yùn)動(dòng)皮層之后，能通過電子裝置傳遞到機(jī)器上，這不僅對(duì)于大腦機(jī)制研究意義重大，而且還能用于癱瘓病人機(jī)械復(fù)健。
5月16日，來自美國(guó)布朗大學(xué)，退伍軍人事務(wù)所等處的研究人員發(fā)表了題為“Reachandgraspbypeoplewithtetraplegiausinganeurallycontrolledroboticarm”的文章，就報(bào)道了腦機(jī)結(jié)合的一項(xiàng)重大成果——成功幫助癱瘓患者利用大腦思維控制機(jī)器臂，實(shí)現(xiàn)抓和握，這一成果公布在Nature雜志上，并且被作為頭條新聞進(jìn)行報(bào)道。
上海逸峰生物公司專業(yè)供應(yīng)Elisa試劑盒，*，可免費(fèi)提供代測(cè)服務(wù)，詳情請(qǐng)點(diǎn)擊
領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的是布朗大學(xué)神經(jīng)生物工程學(xué)家LeighHochberg教授，以及退伍軍人事務(wù)所JohnP.Donoghue教授。這項(xiàng)成果是一項(xiàng)大型計(jì)劃——腦門（BrainGate）的一部分，BrainGate早在2004年，就被放入了一名24歲的四肢癱瘓者的大腦運(yùn)動(dòng)皮層，幫助這位患者傳遞大腦信息，這個(gè)只有藥片兒大小的裝置十分復(fù)雜，由96根電極，當(dāng)時(shí)進(jìn)行的這個(gè)植入人腦實(shí)驗(yàn)持續(xù)了9個(gè)月的時(shí)間，結(jié)果公布在Nature雜志上（Neuronalensemblecontrolofprostheticdevicesbyahumanwithtetraplegia）。
而這一成果則屬于BrainGate2臨床試驗(yàn)。兩位參與者：Cathy和Bob都已中風(fēng)，大腦組成受損，四肢癱瘓，無法說話，神經(jīng)外科醫(yī)生將包含大約100個(gè)頭發(fā)絲那么細(xì)的電極的微型記錄裝置，植入到他們大腦的運(yùn)動(dòng)皮層中，記錄與運(yùn)動(dòng)有關(guān)的神經(jīng)信號(hào)。
上海逸峰生物公司專業(yè)供應(yīng)Elisa試劑盒，*，可免費(fèi)提供代測(cè)服務(wù)，詳情請(qǐng)點(diǎn)擊
其中一位患者Cathy15年前就中風(fēng)了，去年在BrainGate項(xiàng)目中，這位患者成功實(shí)現(xiàn)了利用利用大腦思維控制機(jī)器臂，抓起了一杯咖啡，準(zhǔn)確送入自己口中，她喝下咖啡并笑了。
“我們永遠(yuǎn)不會(huì)忘了這個(gè)笑容”，Hochberg教授說。
“從二維行動(dòng)發(fā)展到三維空間運(yùn)動(dòng)，包括達(dá)到目標(biāo)物體，抓起，然后指引送入目的地，這對(duì)于我們來說是一個(gè)巨大的進(jìn)步”，“這似乎也比單獨(dú)加上一個(gè)維度更加復(fù)雜。”
思維的力量
這一挑戰(zhàn)的難點(diǎn)在于要解碼來自病患神經(jīng)接口植入端中的神經(jīng)信號(hào)，然后將其轉(zhuǎn)換成機(jī)器裝置能讀懂的數(shù)字命令，從而機(jī)器裝置能執(zhí)行準(zhǔn)確的目標(biāo)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)越復(fù)雜，解碼工作也就越難。
為此，神經(jīng)科學(xué)家，計(jì)算機(jī)科學(xué)家，以及機(jī)械專家展開緊密合作，BrainGate2臨床試驗(yàn)采用了兩種類似的機(jī)械臂——其一是DEKAArm系統(tǒng)，這是與美國(guó)軍方合作研發(fā)的假肢，第二個(gè)是德國(guó)航空中心（GermanAerospaceCentre，DLR）研發(fā)的，作為外部輔助裝備厚重機(jī)械臂。
在這一研究中，兩位病患在30秒內(nèi)完成了伸出，到達(dá)和抓起泡沫球的動(dòng)作，利用DEKA機(jī)械臂，一位患者Bob（2006年中風(fēng)，研究前五個(gè)月進(jìn)行了移植）能抓取成功率達(dá)62%，而Cathy利用DEKA機(jī)械臂完成46%的抓取，以及DLR機(jī)械臂21%的抓取，在六次實(shí)驗(yàn)中，她四次成功的將咖啡送入嘴邊。
科學(xué)家們看到這一結(jié)果，感到十分欣喜，這些癱瘓多年的病人在他們的幫助下，實(shí)現(xiàn)了溝通與任務(wù)完成！
不過Donoghue也強(qiáng)調(diào)未來還需要更多努力，“目前運(yùn)動(dòng)還太慢，不準(zhǔn)確——我們希望能改進(jìn)解碼的運(yùn)算法則”。
