類的任何一個看似簡單的動作其實都需要經(jīng)過一個相當復雜轉(zhuǎn)換。首先當你想執(zhí)行一個命令,大腦中樞神經(jīng)就會送命令給大腦皮層,然后由大腦運動皮層的神經(jīng)細胞再傳給肌肉。
但是對于癱瘓的人來說,他們大腦的信號無法傳輸?shù)郊∪庵校窠?jīng)細胞的信號傳到大腦運動皮層之后就告終止。如果有一種方法可以監(jiān)聽到大腦的信號,就有可能識別出這個人大腦信號,并將信號翻譯成對應(yīng)的動作。
這聽起來可能像科幻小說,但是科學家已經(jīng)在某些領(lǐng)域取得了進展。早在2006年,就已經(jīng)有報道過,在一個人大腦的運動皮層中植入電極可以讓他們來操控屏幕中虛擬環(huán)境中的物體。最近,類似的技術(shù)又在猴子身上得到應(yīng)驗,猴子可以通過學習利用機械手臂執(zhí)行一些簡單的動作。
現(xiàn)在,我們已經(jīng)在這領(lǐng)域向前邁進了一大步,研究人員采用了一個類似的植入技術(shù)讓人類與一個機械臂連通。在實驗證他們成功的讓測試者執(zhí)行一些簡單的任務(wù),甚至是利用這技術(shù)來喝咖啡。
上述涉及的兩例子利用了相同的設(shè)備,稱為“大腦之門”。在早期的試驗中,測試者成功的控制光標。而事實上,他們植入電極已經(jīng)超過了5年,這是具有重大意義的,因為疤痕組織常常會在植入部分形成,并干擾電極記錄大腦的活動。在這種情況下,大腦活動的讀取能力會逐年下降,但可幸的是,到目前為止信號強度仍足以讓系統(tǒng)繼續(xù)工作。
大腦之門植入的位置是在大腦的初級運動皮層中,它擁有96個電極可以對神經(jīng)元活動進行監(jiān)聽。但按照今天的標準來說,96個電極并不算很多。
在試驗中他們使用了兩個不同的機器人手臂一個是德國航空太空中心生產(chǎn)的DLR,另一個是名為DEKA的手臂系統(tǒng)。他們要求測試者通過意念來控制手臂,而計算機會一直跟蹤這一腦部活動。一旦系統(tǒng)識別了這一腦部活動,該手臂就可以搖擺,測試者就可以通過意念來控制手臂了。
在第一個任務(wù)中,他們要求測試者握住一個橡膠球,這一個橡膠球放在了一個支架上,所以它很容易傾倒。一個58歲的女性測試者在使用DLR手臂時成功率達到了50%,而當她使用DEKA手臂時成功率上升到了70%。而另一個66歲的測試者,他已經(jīng)有5年的植入電極經(jīng)驗,他成功的碰到橡膠球的的比例達高達95%,雖然說成功抓住的比例有所下降,但是這一數(shù)據(jù)仍令人印象深刻。
研究人員為這成功率感到非常興奮,他們接著給一個塑料瓶裝上了咖啡,并放置了吸管,他們要求測試者通過控制機械臂來喝咖啡,在六次的測試中,這個測試者有4次成功的喝到了咖啡。
雖然說實驗的成功率還不算很高,但如上述說的,人類的大腦皮層應(yīng)該是可以植入更多的電極,并提供更好的腦運動監(jiān)測。此外,隨著練習的增加,測試者控制機器的能力也將進一步提升,所以現(xiàn)有的這個系統(tǒng)將會得到更好的表現(xiàn)。然而我們更期待的并不是單一機械臂,而是一系列的可以幫助到殘疾人的輔助機械設(shè)備,如可通過意念控制的雙腿,甚至是整身體。