原创 脑电波控制的机械手臂技术升级(图)

研究人员表示一个以思维为动力的机械手臂可以帮助残疾患者独立完成一些伸手可及的事情。在一项新的研究中，两个几乎全身瘫痪的病人只用他们大脑信号的指示就能通过机械手臂够到并抓起小球和装有咖啡的水壶。科学家又向恢复脊髓受伤、失去四肢和因为其他条件行动受限的人的行动能力前进了一步。

动物和机器之间的思维结合并不新奇，自从上个世纪70年代以来研究人员就一直在进行着各种尝试。在过去对大脑机器接口的研究中，曾使猴子能够控制机械手臂和使瘫痪的病人控制屏幕上的光标。但研究人员不知道人类能否控制机械手臂出色地完成一些更复杂的动作，比如在三维空间中运动或在不移动物体的情况下用适当的力道抓住它。
 

这个电极被称为“大脑之门”，能读取脑电波并发送到电脑上将其转化成指令。这些指令能够使瘫痪的病人通过思维控制机械手臂。

美国布朗大学的神经学家约翰多诺霍（John Donoghue）曾领导过用思维控制光标的实验，他和他的同事测试了两个患有闭锁综合症病人的思维。“S3”，一位58岁的女士，因15年前脑干受损失去了活动和说话的能力。“T2”，一位66岁的男士，在2006年同样因为脑干受损，如今只有头部和眼睛能活动。

S3，一个患有闭锁综合症的病人，通过她的思维操纵机械手臂，15年来第一次端起了自己的咖啡。

大脑皮质区是控制随意运动的地方，每个病人在其运动皮质区都被注入了婴儿服用的阿司匹林药片大小的一排电极。这个电极系被称为“大脑之门”，它能读取大脑信号并通过电线发送到电脑，电脑再将这些信号转化成指令。一个确切的活动指令能告诉机械手臂向左或向右移动，另一个则控制向上或向下。校正装置、适应病人的大脑大概需要半个小时，病人并没有事先经受练习使用机械手臂的训练。

通过用自己的思维控制机械手臂，S3和T2能伸手接触直径6厘米的小球，在超过200次的尝试中命中率在49%~95%，成功接触的情况下有三分之二能成功抓取。S3还能从桌子上举起瓶子拿到唇边，并通过吸管小口啜饮瓶中的咖啡。

“这是15年来第一次她可以自己喝东西。”研究者、美国麻省综合医院的神经学家雷.霍茨伯格（Leigh Hochberg）说，“她脸上的笑容将令我和我的同事永生难忘。”该研究 发表在5月16日的《自然》上。这项技术能帮助大脑或脊髓受损的病人恢复部分日常活动所需的行动能力。研究人员承认植入S3的电极5年来的确有一些退化，但它仍然完全具有记录大脑活动并控制机械手臂的能力。这也减轻了对移植入脑时间过长导致信号读取能力退化的焦虑。

英国诺卡斯尔大学的神经学家安德鲁.杰克逊（Andrew Jackson）并未参加此项研究，杰克逊说，“这是一个相当的进步，也是一个很好的范例，为什么基础科学如此重要，因为它引领着能显著改善病人生活质量的应用。”

本文编译自:    NATURE | NEWS, Mind-controlled robot arms show promise