科學(xué)家最新發(fā)明一種裝置，可使癱瘓患者直接通過(guò)他們的大腦控制機(jī)械手臂，避開(kāi)了受損的中樞神經(jīng)系統(tǒng)。

這種腦電波連接在一起的設(shè)備可以抓起使用者希望得到的物體，該系統(tǒng)使用微小電極直接植入初級(jí)運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)，這是大腦控制運(yùn)動(dòng)的區(qū)域。信息通過(guò)大腦皮層上的一個(gè)“小盒子”發(fā)送，這個(gè)小盒子通過(guò)連線與一個(gè)小型冰箱大小的計(jì)算機(jī)連接起來(lái)，之后計(jì)算機(jī)將大腦運(yùn)動(dòng)模式以一定的運(yùn)算法則進(jìn)行解析，能夠直接將指令傳達(dá)至機(jī)械手臂。

美國(guó)羅得島州普羅維登斯市退伍軍人事務(wù)部神經(jīng)病學(xué)家里海-霍茲博格(Leigh Hochberg)說(shuō)：“我們的最終目標(biāo)是開(kāi)發(fā)神經(jīng)學(xué)技術(shù)，為那些無(wú)法控制四肢的癱瘓群體恢復(fù)移動(dòng)性。我們希望直接提供大腦信號(hào)來(lái)指揮和控制輔助設(shè)備或者肢體。”

霍茲博格和布朗大學(xué)大腦研究學(xué)會(huì)主管約翰-唐納休(John Donoghue)曾在2006年合作完成了“腦門(mén)”工程，顯示一位患者如何使用大腦-計(jì)算機(jī)神經(jīng)界面來(lái)控制計(jì)算機(jī)光標(biāo)。他們的這項(xiàng)最新研究發(fā)表在5月15日出版的英國(guó)科學(xué)期刊《自然》雜志上，更近一步地研究出一個(gè)單獨(dú)的神經(jīng)學(xué)通道從大腦向機(jī)械手臂傳遞信息。

霍茲博格稱，現(xiàn)已對(duì)兩位患者進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，一位男性和一位女性患者由于中風(fēng)導(dǎo)致喪失肢體活動(dòng)和語(yǔ)言能力。在實(shí)驗(yàn)中，這兩位患者均能移動(dòng)機(jī)械手臂來(lái)抓住泡沫球，女性患者自15年前受傷之后首次能端起一個(gè)金屬咖啡杯，并用一根吸管飲用咖啡。他說(shuō)：“這位女性患者面部出現(xiàn)的笑容是我和研究小組成員無(wú)法忘記的。”

研究人員警告稱，兩位患者成功操作的概率大約是66%，目前并不能像人類手臂一樣實(shí)現(xiàn)快速精確的操作。這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)為數(shù)百萬(wàn)癱瘓患者帶來(lái)了希望，尤其是由于中風(fēng)或者其他物理性創(chuàng)傷所導(dǎo)致的身體癱瘓現(xiàn)象。

研究人員將一組嬰兒阿司匹林大小的電極植入患者大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)，在這里96個(gè)頭發(fā)般纖細(xì)的電極能夠獲得大腦信號(hào)，并將大腦信號(hào)發(fā)送到頭皮頂部一個(gè)便士大小的盒子。這個(gè)盒子是一種信號(hào)發(fā)射器，能夠中繼大腦信號(hào)傳送至計(jì)算機(jī)，從而控制機(jī)械手臂。

唐納休指出，每個(gè)神經(jīng)元就像是一個(gè)無(wú)線電廣播塔，能夠釋放信號(hào)產(chǎn)生一種圖案模式。計(jì)算機(jī)通過(guò)一定的軟件運(yùn)算法則可以將這種圖案模式轉(zhuǎn)化為控制機(jī)械手臂向左或者向右的指令。

下一步將裝配“腦門(mén)系統(tǒng)”至患者可以穿戴的義肢，研究人員將他們最新研發(fā)的系統(tǒng)與研制起搏器和深度大腦刺激器(目前用于帕金森氏癥患者治療)的工程學(xué)和神經(jīng)科學(xué)進(jìn)行了對(duì)比，起初該系統(tǒng)裝置處于實(shí)驗(yàn)狀態(tài)，且成本昂貴，但目前這些裝置已非常普通，人們能夠承擔(dān)。

霍茲博格說(shuō)：“毫無(wú)疑問(wèn)地講這種裝置是非常成功的，它能夠讓那些迫切需要的群體經(jīng)濟(jì)能力承擔(dān)得起。”

慕尼黑工業(yè)大學(xué)、德國(guó)航空宇宙中心仿生機(jī)械和機(jī)械認(rèn)知實(shí)驗(yàn)室主管帕特里克-凡-德-斯馬特(Patrick van der Smagt)稱，腦門(mén)系統(tǒng)將獲得關(guān)于機(jī)器人能力的新的理解認(rèn)識(shí)。我們開(kāi)始理解人體肌肉性質(zhì)，我們希望使用這個(gè)系統(tǒng)裝置更有效、更安全地理解如何建造未來(lái)機(jī)器人。