最近，一個由布朗大學(xué)、德國航空中心(DLR)等機構(gòu)組成的國際合作小組讓一位癱瘓婦女通過腦機接口系統(tǒng)，用自己的意念控制機器人手臂，取過一瓶飲料喝了一小口!該實驗?zāi)壳氨徽J為安全可行，也標(biāo)志著腦機接口恢復(fù)神經(jīng)技術(shù)和輔助機器人技術(shù)的重大進步。相關(guān)論文發(fā)表在5月17日的《自然》雜志上。

研究中所用的設(shè)備叫做“腦門神經(jīng)接口系統(tǒng)”(簡稱腦門系統(tǒng))，是一種大腦-計算機接口(BCI)，目標(biāo)是讓機器人及其輔助設(shè)備接受大腦的控制。

參與該研究的志愿者是58歲的婦女“凱茜”和66歲的男子“鮑勃”，他們多年前因腦干中風(fēng)而癱瘓，無法控制四肢。“腦門”系統(tǒng)最初是由布朗大學(xué)開發(fā)，是一塊阿司匹林藥片大小的芯片，包含96個微電極陣列，植入患者的運動皮層。電極的數(shù)量基本足夠神經(jīng)元記錄與個人有意運動相關(guān)的神經(jīng)活動。一臺外部計算機把神經(jīng)細胞群發(fā)出的脈沖模式轉(zhuǎn)化為對輔助設(shè)備的操作命令。

輔助設(shè)備是兩個先進的機器手臂，作為志愿者癱瘓手臂的替代品：一個是具有DLR五指手的DLR輕質(zhì)機器人Ⅲ(DLR LWR-Ⅲ)，設(shè)計目標(biāo)是幫助人類重建手臂行為并實現(xiàn)與人溝通;另一個是DEKA公司為截肢者設(shè)計的手臂系統(tǒng)。

凱茜和鮑勃不僅能控制手臂伸向并抓取目標(biāo)，凱茜還用DLR的機器手臂抓住一瓶咖啡放到嘴邊，發(fā)出一個倒出的命令，通過細管喝到咖啡后再將瓶子放回桌上。整個任務(wù)過程中，“腦門”需要指揮機器手臂通過桌面，執(zhí)行“抓取”命令，并把“抓取”和抬起或傾斜命令結(jié)合起來。

鮑勃用眼睛指示字母來描述他控制手臂時的感受：“我僅僅是想象著移動自己的手臂，DEKA手臂就向著我所想的地方移動過去。”

“我們的目標(biāo)是開發(fā)一種技術(shù)，讓癱瘓或截肢者恢復(fù)運動、控制和獨立能力，這還需要進一步研究。”研究領(lǐng)導(dǎo)作者、臨床實驗主持李·霍赫貝格說，“目前研究中令人鼓舞的不僅是接觸和抓取數(shù)據(jù)，還有15年來凱茜首次用意念讓自己喝到咖啡后露出的笑容。”