指挥机械臂——猴子动脑不动手(图)

http://www.sina.com.cn 2003年10月14日10:00 南方都市报

　　用人脑驱动机械一直是人类的梦想，最新一期的《科学》杂志报道说，杜克大学的科学家米格尔·尼克莱里斯成功地将电极植入猴子的大脑，使猴子用其大脑控制机械手臂移动并抓取物件，参与实验的人称：“猴子简直像使用它的第三只手一样自如。”这一成果有着巨大的应用前景，尼克莱里斯的小组正在研究如何将植入装置进一步微型化，希望最终将该技术应用到瘫痪病人身上。

　　本报综合报道　用人脑驱动机械一直是人类的梦想，最近，这种努力向成功靠近了一大步。最新一期的《科学》杂志报道说，杜克大学的科学家米格尔·尼克莱里斯（Ｍｉｇｕｅｌ　Ｎｉｃｏｌｅｌｉｓ）成功地将电极接上猴子的大脑神经，使猴子运用其大脑控制机械手臂移动并抓取物件。米格尔·尼克莱里斯希望这种装置最终能让瘫痪的病人恢复他们上肢的某些功能——即使不是真的用手活动，也能用大脑去控制实现某些功能。

　　突破

　　只用脑便能控制

　　三年前，米格尔·尼克莱里斯和他在杜克大学的同事曾经宣称，他们试图让猴子用大脑控制机械臂，但是那只猴子仍然继续在使用手臂，所以不算是很大的成功。但在最近的一次实验中，他们发现，有两只猴子只用大脑就实现了对机械臂的控制。

　　米格尔·尼克莱里斯指出：“这次实验最大的不同在于，现在的这些猴子能接收信息反馈，它们懂得知错就改，提高效率，它们只用大脑就能让机械臂完成伸手和抓物等动作。”米格尔·尼克莱里斯说：“在实验中，猴子突然意识到它不需要动手就能控制机械臂，它的臂部肌肉活动开始完全停下来，它将手放在一旁，只用大脑和视觉反馈来控制机械臂。”

　　难点

　　猴脑和电脑“结合”

　　米格尔·尼克莱里斯和他的同事将微电极植入了两只母恒河猴的大脑中，这种电极的直径比人类头发丝还要小。猴子的大脑前部和顶部脑叶是运动中枢神经所在，尼克莱里斯和同事在其中一只猴子的这个区域植入了96个电极，而另一只猴子则被植入320个电极。

　　这些电极能向一台能够识别信号的电脑发射细微信号，不同的信号代表特定的手臂动作。他们教这两只猴子用操纵杆控制游戏机上的传感器，这些猴子看来很喜欢玩这种游戏。随着游戏的进展，这些猴子逐渐学会使用游戏操纵杆控制传感器。

　　然后，研究人员们记录并分析植入电极区域神经元的电波变化。每一个动作可依据所测得的不同神经元反应被赋予一个特定值，而接收来自大脑运动神经元信号的电脑能根据设定和计算方程式，推算出大脑发出的指令代表什么动作，然后启动机械手臂执行相应的动作。

　　应用

　　前景非常美妙

　　据《科学》杂志网络版透露，这个实验其实也在一组病人中同时进行，但是米格尔·尼克莱里斯拒绝透露具体细节。

　　这一成果有着巨大的应用前景。在美国，有20万人存在不同程度的瘫痪。例如每年就约有11000人脊椎严重受伤，或者受帕金森综合症的困扰，还有其他的脊髓硬化也容易导致瘫痪。

　　米格尔·尼克莱里斯表示：“我们希望大脑能逐渐适应植入的装置，并将其作为身体的一部分，就好像它们是病人的四肢一样。”

　　尼克莱里斯的研究小组正在研究如何将植入装置进一步微型化，使之走出实验室，最终应用到病人身上。“当然要发展这种技术，让它能安全用到人类身上，还有很多医学和工程学上的研究需要去做。”米格尔·尼克莱里斯补充说，“但是，目前的进展让我们相信，脑机界面系统研究前景一片光明，它将让瘫痪者燃起新的希望。”　（舟）

　　图：

　　尼克莱里斯和他用来做实验的猴子，尼克莱里斯手中拿的即是实验中所用的机械臂。