腦控機械手臂幫殘疾人意念進食

健康中國health.china.com.cn　時間： 2014-03-12 　 來源： 新華網

　　人類能通過意識來控制機器人麼？答案是肯定的。據英國《衛報》網站12月17日的報道，美國匹茲堡大學的科研人員新研製出的一種腦控機器手臂能夠幫助癱瘓患者完成一些難度頗高的動作。

　　1、在大腦皮質的運動神經裏植入微型電極；2、固定在人頭部的連接器負責接收大腦發出的神經信號；3，連接器把神經信號發送到人腦—機器轉換平臺，並進一步把資訊傳回。

　　52歲的簡·舒爾曼患病13年，在機器手臂的幫助下，她可以用手吃東西。

　　研究人員選擇了現年52歲的病人簡（Jan）作為試驗對象，她在10年前由於神經系統疾病而四肢癱瘓。為了把簡的大腦和機械手“連接”起來，醫生們通過手術將兩個長寬均為4毫米的微型電極網植入到簡的大腦運動皮層中用來控制手臂移動的神經元附近，每一個電極網上有96個長約1.5毫米的電極。在電極網植入之後，通過固定在頭部的“連接器”和一根無需太長的導線，簡的大腦便與電腦系統和機械手實現了“連線”了。

　　據醫生介紹，在大腦與機械手“連線”之後、實際使用機械手之前，簡還需在大腦中想像一下機械手的各種動作。而當她在想某一動作時，電腦會將此時她腦中單個神經元的活動記錄下來。，“當我們找到控制某個動作的神經元時，我們就能幫助患者來用自己的意識控制機械手的運動了，”匹茲堡大學的神經生物學教授安德魯·施瓦茨（Andrew Schwartz）介紹説。

　　在實際使用機械手的過程中，機械手首先會遵循預先設定好的電腦指令協助簡練習一些動作，然而簡很快就能在不需要任何幫助的情況下自己控制機械手了。研究人員稱，簡在短短兩天的訓練後，就能通過意識控制機械手完成前後左右以及上下等動作，而在接下來的幾週時間裏，她甚至能控制機械手流暢地完成難度較高的動作，比如抓起並移動放在桌子上的小球、吃飯等等。在三個月的訓練時間中，簡有91.6%的時間是和機械手待在一起的。經過艱苦的訓練，簡完成某個動作的時間比最初使用機械臂時快了30秒左右，這也讓研究人員感到驚訝不已。

　　目前，全球範圍內有多個研究小組致力於腦控機器人的研究，試圖能讓人通過意識來控制機器人手臂和電腦等其他設備，但都沒有取得如此驕人的成績。“簡掌握腦控技巧的速度讓我們感到意外，”施瓦茨教授説道，而瑞士聯邦技術研究所的專家格雷瓜爾·庫爾蒂納（Grégoire Courtine）也認為“這種倣生類腦波控制技術是醫學領域的一大突破”。

　　不過，該項技術的發展也面臨不少障礙。例如，隨著簡腦部植入微型電極網時的手術傷口逐漸癒合，産生的疤痕組織已經開始影響到電腦對腦電波信號的接收。施瓦茨教授對此表示，他們計劃使用更薄的電極（約五千分之一毫米厚）來解決這一問題。如何為機械手安上感測器，以讓患者感覺到機械手所接觸的物體的質地和溫度，也是研究人員需重點突破的問題之一。此外，該研究今後的另一個重點是研發無線控制系統，讓患者不必通過物理連接就能控制機械手。