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  5月18日网易探索报道 美国《纽约时报》报道,根据发表于网络版《自然》杂志上的一份研究报告,利用微型大脑植入装置将神经信号传输给电脑,严重脑损伤患者能够有效控制机械臂。目前,已经有两名颈部以下瘫痪的患者学会用意念控制机械臂抓握物体。专家们指出这是一项重大研究突破,证明研制大脑控制的假肢绝非一个遥不可及的梦想。

  58岁的瘫痪患者凯茜·哈钦森参与了这项新研究。借助于大脑植入装置,哈钦森成功控制机械臂将一杯咖啡送到自己面前,而后用吸管喝咖啡。15年前,她因为中风瘫痪在床。这是她第一次在不用其他人帮助的情况下喝咖啡。研究报告作者、美国退伍军人事务部的利·霍奇伯格表示:“我和我的研究小组永远也不会忘记她脸上绽放的灿烂笑容。”

  多年前,科学家就预测称这种人脑-电脑连接能够在将来的某一天让大脑和脊髓损伤患者受益,提高他们的生活自理能力。在此之前,研究人员成功让参与者利用意念控制电脑屏幕上的指针,让猴子操控机械臂。专家们指出,虽然这项技术还没有做好走出实验室的准备,但这项新研究成果无疑是一项重要突破,证明研制大脑控制的假肢绝非一个遥不可及的梦想。

  加拿大蒙特利尔大学神经学家约翰·卡拉斯卡表示:“这是一项引人注目的研究成果,让这项技术的研发进入下一个阶段。这是一项必须要完成的工作,在此之后,科学家才能进一步证实利用这项技术让瘫痪者获得一定生活自理能力具有可行性。”卡拉斯卡并没有参与霍奇伯格的研究。

  共有两名志愿者参与这项研究,另外一名参与者是一位四肢瘫痪的66岁男子,瘫痪的原因也是中风。研究中,科学家将一个儿童阿司匹林大小的微型传感器植入参与者的运动皮层。在活动手臂或者手部时,这一区域处于活跃状态。通过观察研究人员移动手臂同时想象自己也在移动手臂,参与者学习如何用意念控制安装在他们身旁一辆台车上的机械臂。

  植入参与者运动皮层的传感器是一块硅芯片,装有96个针孔状电极。电极与神经细胞相连,通过电线将参与者想象自己控制机械臂时的神经放电节律模式信息传输给电脑。电脑记录下这些信息,而后将其转换成电子命令。经过一段时间的练习,两名参与者均成功控制机械臂,能够做到抓取泡沫材料制成的物品。

  研究论文主执笔人、美国布朗大学神经学家约翰·多诺霍表示:“哈钦森的大脑与肢体失去联系已经长达15年,但仍能产生运动所需的所有神经活动。毫无疑问,这是一个令人鼓舞的发现。”除了多诺霍和霍奇伯格外,德国机器人与机械电子研究所的帕特里克·范·德尔·斯玛格特也参与了此项研究。

  专家们指出,在让这项技术投入实际应用前,科学家仍有很多障碍需要逾越。在这项研究中,多诺霍等人使用的设备非常笨重,机械臂做出的动作也比较生硬。此外,随着时间的推移,植入大脑的硅芯片往往发生破裂。5年前,哈钦森就植入了硅芯片,现在仍正常工作。目前,还没有一位科学家研发出有效的无线系统,也没有人能够绕过机器人技术,直接将大脑信号传输给肌肉。如果能够做到这一点,便可做出更为复杂的动作。

  在刊登于《自然》杂志上的一篇评论中,纽卡斯尔大学神经系统科学研究所的安德鲁·杰克逊指出这项技术的成本可能是最大障碍。“能够满足患者不同临床需求的神经界面系统能否在商业上具有可行性仍有待观察。”不过,这一次取得的研究成果无疑让科学家备受鼓舞,增强他们解决这些问题的信心。多诺霍指出他们的终极目标是研发出一款高效系统,让脑损伤患者与周围环境互动的同时又不让任何人发现他们正在使用脑-机界面技术。