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仿生学”的重大突破:美高位瘫痪男子实现意念移物
作者: 时间: 2009-03-08 15:13 来源: 点击:
据英国(《泰晤士报》等媒体日前报道,一名自颈椎以下瘫痪的美国男子借助一个与计算机相连的植入器和人造手臂,就可通过思维打开电视机、看电子邮件和处理其他一些日常事务,此类大脑植入将最终使重度残疾人能够控制轮椅和人造假肢。这是迄今为止人类朝着开发
 据英国(《泰晤士报》等媒体日前报道,一名自颈椎以下瘫痪的美国男子借助一个与计算机相连的植入器和人造手臂,就可通过思维打开电视机、看电子邮件和处理其他一些日常事务,此类大脑植入将最终使重度残疾人能够控制轮椅和人造假肢。这是迄今为止人类朝着开发“仿生学系统”迈出的最大一步,它有可能使那些失去肢体的人恢复神经运动的功能。日前出版的《自然》杂志详细介绍了这项历时30多年的研究所取得的非凡成果。
■植入芯片连接电脑
25岁的马休·纳格尔来自美国马萨诸塞州,2001年他的脊椎骨在一次匕首袭击中被割断,造成脖子以下全部瘫痪。2004年,他在罗得岛医院接受了一项被称为“大脑门神经交互系统”的植入手术——植入了一块4毫米见方的芯片。这块芯片可以阅读他大脑中枢运动神经皮层的信号,若是他四肢能活动的话,这个皮层就可控制其活动。
这块植入的芯片包括100根异常细微的电极,每根电极比人的头发丝还要细。它被放置在人的大脑中枢运动神经的皮层上——大脑负责自主活动的区域。这些类似头发的电极通过1毫米大小的微孔渗透到大脑内,可以接收附近神经细胞的电子信号。这些信号又通过微小的金属丝传输到一个镶嵌在患者头皮上方的一英寸大小的钛基座上。一根电线将这个基座与计算机联结起来。纳格尔想像着移动自己瘫痪了的身体时,这块植入器上的100根电极就可记录他大脑的活动,将这些信号传输给一台计算机上进行解码和处理,然后被转换成电子装置可以执行的运动指令。
■思维控制各项活动
在9个月中,纳格尔学会了移动计算机屏幕上的游标,打开电子邮件,玩简单的电子游戏,调节电视机的音量,并学会了操作一只简易的机器人手臂。他还能够一边对话,一边表演许多诸如此类的动作。这表明,在操作思维控制的假肢时,并非一定要全神贯注。
“在一个例子中,中枢神经的输出连接到了一个人造手上,他能够凭借意志的控制张开和合拢手——他是在几项试验后获得这一功能的,只需目光盯着这只手,无需游标显示的反馈。最终,他使用一只简易的多关节机器人手臂,抓住了一个物体,将它从一个地方放到另一个地方。”负责这项研究的约翰·多诺古教授说,“这些结果展示了令人喜悦的前景,有一天,人们将用这些大脑信号刺激肢体的肌肉,有效地通过一个物体的神经系统恢复大脑对肌肉的控制。”
纳格尔先生认为,这个植入器改变了他的独立感。“这太棒了!”他说,“受伤后,我整整沮丧了两年,现在已经是第三年了,这种植入器太难以置信了。”
■技术仍待改进成熟
大脑与计算机的交互作用以前曾在人类和动物身上示范过,而目前的这些进展是迄今朝着开发“仿生学系统”迈出的最大一步,它们可恢复丧失四肢控制的人的神经功能。在上个世纪70年代上映的电视连续剧《六百万美元的人》中,科学家利用撞击受害者斯蒂夫·奥斯丁心灵控制的仿生假肢,重塑了他的身体。当时,这种概念纯属是种幻想,如今,这项仿生术经历了30多年的攻关研究后终于取得了骄人的成果。
但参与此项研究的科学家强调,这项技术仍处于“幼年期”,有待于改进与成熟。多诺古教授表示:“这一成功预示着一个光明的前景:即未来某一天,患者可以借助一套物理神经系统,利用脑电波信号刺激肢体肌肉,恢复大脑对于肌肉的控制。”科学家们相信,假以时日,纳格尔终将学会灵活自如地操纵轮椅和假肢等更加复杂高级的动作,到了那时,他的生活质量将大为改观。
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