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瘫痪者能靠意识控制四肢了! 脑机合一, 这就是马斯克所说的新希望

【数据猿导读】 3月29日,在美国凯斯西储大学学者与克里夫兰功能性电刺激中心的实验下,一名四肢瘫痪病人通过大脑思维成功地控制双手,将食物送进了自己的嘴里

瘫痪者能靠意识控制四肢了! 脑机合一, 这就是马斯克所说的新希望

3月29日,在美国凯斯西储大学学者与克里夫兰功能性电刺激中心的实验下,一名四肢瘫痪病人通过大脑思维成功地控制双手,将食物送进了自己的嘴里。

参与实验的瘫痪病人名为BillKochevar,今年56岁。他在一次骑自行车时发生车祸,导致全身瘫痪。

Bill对Engadget记者表示:“对于一个已经瘫痪八年,全身上下无法动弹的人来说,即使只能移动一寸对我来说都是极其幸运的事。而这次实验结果已经比我想象中的好得多了!”

自然,这样的成果不是一蹴而就的。

事实上,科学家们很早以前便开始尝试制造这种大脑皮层脑机接口(intracorticalbrain-computerinterface(iBCI))。其中,美国布朗大学神经生物工程学家LeighHocherg教授(也是这次实验的领头人)取得的成果最为显著。

瘫痪患者通过大脑思想控制屏幕光标

早在2004年,Leigh所带领的“脑门”(BrainGate)就计划将脑机接口放入了一名24岁的四肢瘫痪者的大脑皮层,帮助这位患者传递大脑信息。这个装置虽然只有药片大小,但内部十分复杂,由96根电极组成。

又到了2010年,美国加州大学洛杉矶分校和加州理工学院学者开始帮助患者利用大脑思想控制屏幕上的鼠标光标。

患者通过思维控制机械臂,拿起桌上的咖啡

2012年,在Hocherg的指导下,脑门计划开启了第二阶段的探索。在这次试验中,两位参与者Cathy和Bob均已中风,四肢瘫痪,无法说话。

神经外科医生制作了包含着约100根头发丝那么细的电极的微型记录装置,植入到他们大脑的运动皮层中,记录下与运动有关的神经信号。这次实验使患者成功利用大脑思维控制机械臂,拿起桌上的咖啡,准确送入自己口中。

Hocherg教授认为:

从二维到三位,再到目标物体的到达和抓起,然后在指引下送入目的地,这对于我们来说是个巨大的进步,也远远比单纯加上一个维度要来的复杂。

除了大脑皮层脑机接口外,功能性电刺激系统(functionalelectricalstimulation)在实验中也起到了至关重要的作用。

功能性电刺激系统是一种通过刺激四肢上的神经,使手臂、大腿或手指动起来的系统。这种技术此前被用于帮助四肢瘫痪者l来活动他们的四肢,但也仅仅只能做到耸肩或点头的地步。

而凯斯西储大学与克里夫兰功能性电刺激中心此次试验之所以能取得如此大的飞跃,就是因为他们将大脑皮层脑机接口与功能性电刺激系统两者进行了有机结合。

为了让大脑表层接收到最准确的指令,他们将Bill安置在一台核磁共振仪中,让他在想象中活动自己不同的身体部位,并在此期间追踪身体的每个部分是有哪部分神经控制的。

实验的另一领导者BoluAjiboye在接受《时代周刊》时说:

“只有通过这种因人而异的实验方法,我们才能得出精准的‘大脑地图’。”

实验小组通过数据在Bill大脑的特定地点植入电极,并将它们与一台可以解码指令的电脑相连。

为了练习,Bill通过大脑思维控制了电脑屏幕上的虚拟手臂,又用相同思维控制了现实中自己的手臂。

“那种感觉很好,但稍纵即逝,”他说,“我很快就知道怎么操作,并在每次联系后都愈发熟练。”

与此同时,克里夫兰功能性电刺激中心通过远程操控36电极阵列(36-electrodearray)加强Bill萎缩的手臂和手掌肌肉力量。

当大脑皮层脑机接口与功能性电刺激系统同时工作时,Bill便可以用自己的手吃、喝、甚至挠鼻子了。

对于实验效果,Bill这样描述自己的感受:

对我而言,这感觉就像(没瘫痪)以前一样,除了感觉上稍显迟钝。

当然了,Bill没有任何触觉上的感受,但这丝毫没影响到他:

“他们曾让在某几场实验中闭上眼,结果我还是能拿到东西。”

有朝一日,或许再细微的感觉都会被模拟出来。

虽然这个系统有效地帮助瘫痪者再次得以掌控自己的四肢,但在日常生活中,这样庞大体积的器材却不太现实。或许“脑门”计划的下一步便是缩小整台机器的体积,直到它能被植入甚至适应患者的身体。

无论如何,这次实验的结果都赋予了全球超过10亿的残疾人希望,也证明马斯克曾阐述的“大脑接口”理念并不是空穴来风,耸人听闻。

领头人LeighHocherg认为,实验成果或许真的将颠覆历史:

“这次实验成果很可能将神经技术引入一个全新的时代,一个能够帮助残疾人们恢复活动能力和自主能力的时代。”


来源:36kr

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