大脑芯片用意念控制机械臂

drjiachen

首次有研究表明，大脑芯片可以帮助瘫痪病人完成复杂的现实任务。


伸出手来： 在一项临床试验中，一位女性通过大脑芯片系统，用意念控制机械臂端起咖啡饮用。

图片来源：大脑之门（braingate2.org）/《自然》

一位大脑里植入了芯片的瘫痪病人已经能够利用机械臂拿起一瓶咖啡，端到面前用吸管饮用，然后再将瓶子放回桌上。

这位四肢瘫痪的病人大脑里被植入了一块电子芯片，该芯片能够驱动机械臂触及并抓住物体（见视频）。5月16日发表在《自然》杂志的一项研究表明，植入大脑芯片的人可以利用该设备来执行复杂的三维任务，可能会对日常生活有帮助。此外，植入的电极可以在长达五年的时间里（这比预想的要长）记录神经信号。在以前的研究中，病人已经能够使用此类大脑植入芯片移动屏幕上的光标，但未能用现实世界中的物体来执行复杂的动作。

这项成果是由布朗大学的神经学家约翰·多诺霍（John Donoghue）所带领的团队取得的最新进展。多诺霍和合作者在2006年就曾报告，脊髓损伤导致的瘫痪患者可以利用脑机对接来移动屏幕上的光标，并操纵机器手做出简单的伸开和握拢动作。现在，研究人员证明，脑机接口已经可以执行更复杂的任务。多诺霍说，“现在人们不仅可以控制电脑光标，还可以控制像机器手臂这样的复杂设备，并能用它实现和自己的手臂一样的功能。”

这个大脑芯片是一个边长4毫米的微阵列芯片（用多诺霍的话说，就是“和婴儿阿司匹林片差不多大”），其中一边有96根毛发状电极伸出。该芯片安装于大脑表面，电极会伸入运动皮层手臂控制区下1毫米。芯片能够记录几十个神经元的脉冲。病人的想要移动是就会生成这些脉冲，脉冲信号被传送到一台电脑里，电脑将电信号转换成控制机器手臂的命令。

英国纽卡斯尔大学的神经学家安德鲁·杰克逊（Andrew Jackson）说：“对我来说，这项研究的惊人之处在于，它第一次在人类患者身上很好地证明了：人们可以用这些神经信号来控制重要机器设备，并为患者完成日常性的任务。”研究人员表示，这项研究的关键在于改进了用于识别并解读脑活动模式的算法。

这项前期临床试验的目标是开发新技术来恢复病人的沟通和活动能力，从而协助神经系统患疾或受伤的人独立生活。到目前为止，已有七位患者参加了试验。参与这项最新工作的两位患者都罹患脑干中风，导致他们无法说话或四肢无法活动。在研究进行时，一位患者刚装了芯片5个月，另一位则已装了五年以上。

如此长的芯片寿命表明，该设备可以在数年内从大脑接受可用的信号，这曾是该领域的一个关注点。“当你向大脑里植入了东西，大脑会对该设备的存在作出反应，”多诺霍说。细胞被破坏或被电极替代了，大脑可能在电极周围形成疤痕组织。但是“大脑的反应似乎并没有对信号的记录造成障碍，”多诺霍说。

不过，随着时间的推移，信号仍会减弱。杰克逊说：“虽然这些芯片在植入后五年仍能记录信号，不过信号并不是每天都很稳定”。他指出，大脑的胶状组织会在我们的颅骨内移动，而一个硬质的固定植入物可能会迫使大脑在其周围发生变形。“如果信号每天都不同，那么病人是不是还要每天重新校准系统呢？”

就目前来说，植入的芯片必须与一个外部设备相连。但布朗大学的研究人员和犹他州黑石微系统（Blackrock Microsystems）（该公司生产植入芯片）的研究人员正在研发一个无线版本，目前正在进行动物测试。多诺霍希望，最终植入的芯片能够直接对患者自身的肌肉产生电刺激，省去机械臂。这类实验已经在非人类的灵长动物身上显示出了潜力。


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看看先进的意念控物，科技发展太令人震惊了