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  据国外媒体报道,科学家最新发明一种装置,可使瘫痪患者直接通过他们的大脑控制机械手臂,避开了受损的中枢神经系统。

  科学家最新研制的意识控制系统,可使一位女性瘫痪者大脑控制机械手臂首次拿起金属咖啡杯,用吸管喝咖啡。

  这种脑电波连接在一起的设备可以抓起使用者希望得到的物体,该系统使用微小电极直接植入初级运动皮质,这是大脑控制运动的区域。信息通过大脑皮层上的一个“小盒子”发送,这个小盒子通过连线与一个小型冰箱大小的计算机连接起来,之后计算机将大脑运动模式以一定的运算法则进行解析,能够直接将指令传达至机械手臂。

  美国罗得岛州普罗维登斯市退伍军人事务部神经病学家里海-霍兹博格(Leigh Hochberg)说:“我们的最终目标是开发神经学技术,为那些无法控制四肢的瘫痪群体恢复移动性。我们希望直接提供大脑信号来指挥和控制辅助设备或者肢体。”

  霍兹博格和布朗大学大脑研究学会主管约翰-唐纳休(John Donoghue)曾在2006年合作完成了“脑门”工程,显示一位患者如何使用大脑-计算机神经界面来控制计算机光标。他们的这项最新研究发表在5月15日出版的英国科学期刊《自然》杂志上,更近一步地研究出一个单独的神经学通道从大脑向机械手臂传递信息。

  霍兹博格称,现已对两位患者进行了实验,一位男性和一位女性患者由于中风导致丧失肢体活动和语言能力。在实验中,这两位患者均能移动机械手臂来抓住泡沫球,女性患者自15年前受伤之后首次能端起一个金属咖啡杯,并用一根吸管饮用咖啡。他说:“这位女性患者面部出现的笑容是我和研究小组成员无法忘记的。”

  研究人员警告称,两位患者成功操作的概率大约是66%,目前并不能像人类手臂一样实现快速精确的操作。这项实验为数百万瘫痪患者带来了希望,尤其是由于中风或者其他物理性创伤所导致的身体瘫痪现象。

  研究人员将一组婴儿阿司匹林大小的电极植入患者大脑运动皮质,在这里96个头发般纤细的电极能够获得大脑信号,并将大脑信号发送到头皮顶部一个便士大小的盒子。这个盒子是一种信号发射器,能够中继大脑信号传送至计算机,从而控制机械手臂。

  唐纳休指出,每个神经元就像是一个无线电广播塔,能够释放信号产生一种图案模式。计算机通过一定的软件运算法则可以将这种图案模式转化为控制机械手臂向左或者向右的指令。

  下一步将装配“脑门系统”至患者可以穿戴的义肢,研究人员将他们最新研发的系统与研制起搏器和深度大脑刺激器(目前用于帕金森氏症患者治疗)的工程学和神经科学进行了对比,起初该系统装置处于实验状态,且成本昂贵,但目前这些装置已非常普通,人们能够承担。

  霍兹博格说:“毫无疑问地讲这种装置是非常成功的,它能够让那些迫切需要的群体经济能力承担得起。”

  慕尼黑工业大学、德国航空宇宙中心仿生机械和机械认知实验室主管帕特里克-凡-德-斯马特(Patrick van der Smagt)称,脑门系统将获得关于机器人能力的新的理解认识。我们开始理解人体肌肉性质,我们希望使用这个系统装置更有效、更安全地理解如何建造未来机器人。