八、腦電波控制的機(jī)械手臂技術(shù)升級(jí)

　　研究人員表示一個(gè)以思維為動(dòng)力的機(jī)械手臂可以幫助殘疾患者獨(dú)立完成一些伸手可及的事情。在一項(xiàng)新的研究中，兩個(gè)幾乎全身癱瘓的病人只用他們大腦信號(hào)的指示就能通過(guò)機(jī)械手臂夠到并抓起小球和裝有咖啡的水壺?？茖W(xué)家又向恢復(fù)脊髓受傷、失去四肢和因?yàn)槠渌麠l件行動(dòng)受限的人的行動(dòng)能力前進(jìn)了一步。

　　動(dòng)物和機(jī)器之間的思維結(jié)合并不新奇，自從上個(gè)世紀(jì)70年代以來(lái)研究人員就一直在進(jìn)行著各種嘗試。在過(guò)去對(duì)大腦機(jī)器接口的研究中，曾使猴子能夠控制機(jī)械手臂和使癱瘓的病人控制屏幕上的光標(biāo)。但研究人員不知道人類(lèi)能否控制機(jī)械手臂出色地完成一些更復(fù)雜的動(dòng)作，比如在三維空間中運(yùn)動(dòng)或在不移動(dòng)物體的情況下用適當(dāng)?shù)牧Φ雷プ∷?/p>

　　這個(gè)電極被稱為“大腦之門(mén)”，能讀取腦電波并發(fā)送到電腦上將其轉(zhuǎn)化成指令。這些指令能夠使癱瘓的病人通過(guò)思維控制機(jī)械手臂。

　　美國(guó)布朗大學(xué)的神經(jīng)學(xué)家約翰多諾霍（John Donoghue）曾領(lǐng)導(dǎo)過(guò)用思維控制光標(biāo)的實(shí)驗(yàn)，他和他的同事測(cè)試了兩個(gè)患有閉鎖綜合癥病人的思維。“S3”，一位58歲的女士，因15年前腦干受損失去了活動(dòng)和說(shuō)話的能力。“T2”，一位66歲的男士，在2006年同樣因?yàn)槟X干受損，如今只有頭部和眼睛能活動(dòng)。

　　

　　S3，一個(gè)患有閉鎖綜合癥的病人，通過(guò)她的思維操縱機(jī)械手臂，15年來(lái)第一次端起了自己的咖啡。

　　大腦皮質(zhì)區(qū)是控制隨意運(yùn)動(dòng)的地方，每個(gè)病人在其運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)區(qū)都被注入了嬰兒服用的阿司匹林藥片大小的一排電極。這個(gè)電極系被稱為“大腦之門(mén)”，它能讀取大腦信號(hào)并通過(guò)電線發(fā)送到電腦，電腦再將這些信號(hào)轉(zhuǎn)化成指令。一個(gè)確切的活動(dòng)指令能告訴機(jī)械手臂向左或向右移動(dòng)，另一個(gè)則控制向上或向下。校正裝置、適應(yīng)病人的大腦大概需要半個(gè)小時(shí)，病人并沒(méi)有事先經(jīng)受練習(xí)使用機(jī)械手臂的訓(xùn)練。

　　通過(guò)用自己的思維控制機(jī)械手臂，S3和T2能伸手接觸直徑6厘米的小球，在超過(guò)200次的嘗試中命中率在49%~95%，成功接觸的情況下有三分之二能成功抓取。S3還能從桌子上舉起瓶子拿到唇邊，并通過(guò)吸管小口啜飲瓶中的咖啡。

　　“這是15年來(lái)第一次她可以自己喝東西。”研究者、美國(guó)麻省綜合醫(yī)院的神經(jīng)學(xué)家雷?；舸牟瘢↙eigh Hochberg）說(shuō)，“她臉上的笑容將令我和我的同事永生難忘。”該研究 發(fā)表在5月16日的《自然》上。這項(xiàng)技術(shù)能幫助大腦或脊髓受損的病人恢復(fù)部分日?；顒?dòng)所需的行動(dòng)能力。研究人員承認(rèn)植入S3的電極5年來(lái)的確有一些退化，但它仍然完全具有記錄大腦活動(dòng)并控制機(jī)械手臂的能力。這也減輕了對(duì)移植入腦時(shí)間過(guò)長(zhǎng)導(dǎo)致信號(hào)讀取能力退化的焦慮。

　　英國(guó)諾卡斯?fàn)柎髮W(xué)的神經(jīng)學(xué)家安德魯。杰克遜（Andrew Jackson）并未參加此項(xiàng)研究，杰克遜說(shuō)，“這是一個(gè)相當(dāng)?shù)倪M(jìn)步，也是一個(gè)很好的范例，為什么基礎(chǔ)科學(xué)如此重要，因?yàn)樗I(lǐng)著能顯著改善病人生活質(zhì)量的應(yīng)用。”