據(jù)《自然》雜志網(wǎng)站報(bào)道，一個(gè)國(guó)際研究小組最近開發(fā)了一種大腦植入裝置,，它可以讓猴子使用意念控制一條虛擬手臂去探查物體,。這一裝置的出現(xiàn)代表了義肢技術(shù)發(fā)展一個(gè)飛躍，將來(lái)的患者將不再需要完全依賴視覺反饋,，而是可以借助意念來(lái)進(jìn)行很多操作,。
這一小組由美國(guó)杜克大學(xué)的米格爾·尼古拉斯(Miguel Nicolelis)領(lǐng)導(dǎo)，他們將一個(gè)電極植入兩只猴子的大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和軀體感覺皮質(zhì)內(nèi),。大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)是腦部負(fù)責(zé)管理軀體自主動(dòng)作的區(qū)域,，而軀體感覺皮質(zhì)是大腦內(nèi)負(fù)責(zé)處理軀體輸入信號(hào)的區(qū)域,，尤其對(duì)觸覺敏感。
這兩只猴子接受了訓(xùn)練,，學(xué)會(huì)只借助其大腦來(lái)操縱一條虛擬手臂去探查計(jì)算機(jī)屏幕上出現(xiàn)的圖形,。被植入大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的電極會(huì)紀(jì)錄大腦中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)指令意圖并將這一意圖傳達(dá)給虛擬手臂。而當(dāng)虛擬手臂根據(jù)這一信號(hào)移動(dòng)到圖形上相應(yīng)位置時(shí),，一個(gè)反饋信號(hào)會(huì)被發(fā)送給猴子的大腦軀體感覺皮質(zhì),，從而提供一種虛擬的“觸覺”。
在一項(xiàng)特別設(shè)計(jì)的任務(wù)中,，被試猴子能夠完成識(shí)別兩個(gè)外形相同的圖形的任務(wù),，其中一個(gè)在進(jìn)行虛擬觸碰后會(huì)有虛擬“觸覺”信號(hào)激勵(lì)，而另一個(gè)圖形觸碰后不會(huì)有任何形式的“獎(jiǎng)勵(lì)”,。尼古拉斯表示,，這一實(shí)驗(yàn)證明，大腦可以在事實(shí)上沒有發(fā)生任何皮膚接觸的情形下完成對(duì)“觸覺”信號(hào)的識(shí)別,。研究小組已經(jīng)將這一研究成果的相關(guān)論文發(fā)表在了近期的《自然》雜志上,。
他說(shuō)：“我們并不知道動(dòng)物本身究竟得到了何種感知，但是能夠人為地將其大腦反應(yīng)與一個(gè)虛擬手臂連接起來(lái),，還是非常令人興奮的,。”
進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)在于如何避免“感覺輸入”信號(hào)與運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)指令兩者之間產(chǎn)生相互干擾，因?yàn)樨?fù)責(zé)記錄和接受反饋信號(hào)的電極是被植入于相關(guān)聯(lián)的腦組織中的,。研究人員最終采用交替進(jìn)行信號(hào)記錄以及反饋記錄的方式解決了這一問(wèn)題,。每一過(guò)程分別耗時(shí)100毫秒，交替進(jìn)行,。
來(lái)自熱那亞意大利技術(shù)研究院的神經(jīng)科學(xué)家史蒂芬諾·潘薩里(Stefano Panzeri)并未參與這項(xiàng)研究,，但是他對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)評(píng)論。他說(shuō)：“這樣做會(huì)給感覺信號(hào)和運(yùn)動(dòng)信號(hào)之間的協(xié)調(diào)帶來(lái)一些制約,。但是由于動(dòng)物已經(jīng)學(xué)會(huì)如何使用這些信息,，這顯示即便有這樣的這些制約，大腦仍然能夠進(jìn)行有效的信息交換,。”
另一位神經(jīng)科學(xué)專家,，英國(guó)萊切斯特大學(xué)的羅迪戈·奎安-奎羅戈(Rodrigo Quian Quiroga)對(duì)此評(píng)論稱，這種雙向信號(hào)交流是邁向開發(fā)意念控制技術(shù)的關(guān)鍵一步,。之前的類似嘗試都依賴視覺反饋,，這對(duì)于義肢使用者來(lái)說(shuō)是一種不太理想的方案。他說(shuō)：“如果你想要夠到并抓住一只杯子,，視覺反饋不能幫助你達(dá)到目的,，只有觸覺感受才能告訴你究竟自己有沒有抓牢這個(gè)杯子，要是你沒有抓牢你自己卻不知道,，你試圖拿起來(lái)時(shí)它就會(huì)掉下去,。”
事實(shí)上,，感覺信息確實(shí)是尼古拉斯團(tuán)隊(duì)研究中力圖要包括進(jìn)去的大目標(biāo)之一，這也是整個(gè)“重新行走”項(xiàng)目的宏大目標(biāo),。這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)國(guó)際聯(lián)合計(jì)劃,，其目標(biāo)是設(shè)計(jì)并發(fā)展一種“輔助外骨骼系統(tǒng)”，幫助那些嚴(yán)重殘障的人士重新站起來(lái)行走,。
尼古拉斯說(shuō)：“這一成果將在我們未來(lái)幾年內(nèi)即將進(jìn)行的臨床應(yīng)用上具有重要意義,。”他希望在“重新行走”項(xiàng)目的幫助下，他的這一套大腦-機(jī)器互動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)將能夠在2014年的巴西世界杯上進(jìn)行首次展示,，因?yàn)榘臀髡悄峁爬沟募亦l(xiāng),。他希望將由一位四肢癱瘓的病人借助這套系統(tǒng)開出第一個(gè)球,。
這一小組由美國(guó)杜克大學(xué)的米格爾·尼古拉斯(Miguel Nicolelis)領(lǐng)導(dǎo)，他們將一個(gè)電極植入兩只猴子的大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)和軀體感覺皮質(zhì)內(nèi),。大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)是腦部負(fù)責(zé)管理軀體自主動(dòng)作的區(qū)域,，而軀體感覺皮質(zhì)是大腦內(nèi)負(fù)責(zé)處理軀體輸入信號(hào)的區(qū)域,，尤其對(duì)觸覺敏感。
這兩只猴子接受了訓(xùn)練,，學(xué)會(huì)只借助其大腦來(lái)操縱一條虛擬手臂去探查計(jì)算機(jī)屏幕上出現(xiàn)的圖形,。被植入大腦運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)的電極會(huì)紀(jì)錄大腦中出現(xiàn)的運(yùn)動(dòng)指令意圖并將這一意圖傳達(dá)給虛擬手臂。而當(dāng)虛擬手臂根據(jù)這一信號(hào)移動(dòng)到圖形上相應(yīng)位置時(shí),，一個(gè)反饋信號(hào)會(huì)被發(fā)送給猴子的大腦軀體感覺皮質(zhì),，從而提供一種虛擬的“觸覺”。
在一項(xiàng)特別設(shè)計(jì)的任務(wù)中,，被試猴子能夠完成識(shí)別兩個(gè)外形相同的圖形的任務(wù),，其中一個(gè)在進(jìn)行虛擬觸碰后會(huì)有虛擬“觸覺”信號(hào)激勵(lì)，而另一個(gè)圖形觸碰后不會(huì)有任何形式的“獎(jiǎng)勵(lì)”,。尼古拉斯表示,，這一實(shí)驗(yàn)證明，大腦可以在事實(shí)上沒有發(fā)生任何皮膚接觸的情形下完成對(duì)“觸覺”信號(hào)的識(shí)別,。研究小組已經(jīng)將這一研究成果的相關(guān)論文發(fā)表在了近期的《自然》雜志上,。
他說(shuō)：“我們并不知道動(dòng)物本身究竟得到了何種感知，但是能夠人為地將其大腦反應(yīng)與一個(gè)虛擬手臂連接起來(lái),，還是非常令人興奮的,。”
進(jìn)行這一實(shí)驗(yàn)的主要技術(shù)挑戰(zhàn)在于如何避免“感覺輸入”信號(hào)與運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)指令兩者之間產(chǎn)生相互干擾，因?yàn)樨?fù)責(zé)記錄和接受反饋信號(hào)的電極是被植入于相關(guān)聯(lián)的腦組織中的,。研究人員最終采用交替進(jìn)行信號(hào)記錄以及反饋記錄的方式解決了這一問(wèn)題,。每一過(guò)程分別耗時(shí)100毫秒，交替進(jìn)行,。
來(lái)自熱那亞意大利技術(shù)研究院的神經(jīng)科學(xué)家史蒂芬諾·潘薩里(Stefano Panzeri)并未參與這項(xiàng)研究,，但是他對(duì)此進(jìn)行了相關(guān)評(píng)論。他說(shuō)：“這樣做會(huì)給感覺信號(hào)和運(yùn)動(dòng)信號(hào)之間的協(xié)調(diào)帶來(lái)一些制約,。但是由于動(dòng)物已經(jīng)學(xué)會(huì)如何使用這些信息,，這顯示即便有這樣的這些制約，大腦仍然能夠進(jìn)行有效的信息交換,。”
另一位神經(jīng)科學(xué)專家,，英國(guó)萊切斯特大學(xué)的羅迪戈·奎安-奎羅戈(Rodrigo Quian Quiroga)對(duì)此評(píng)論稱，這種雙向信號(hào)交流是邁向開發(fā)意念控制技術(shù)的關(guān)鍵一步,。之前的類似嘗試都依賴視覺反饋,，這對(duì)于義肢使用者來(lái)說(shuō)是一種不太理想的方案。他說(shuō)：“如果你想要夠到并抓住一只杯子,，視覺反饋不能幫助你達(dá)到目的,，只有觸覺感受才能告訴你究竟自己有沒有抓牢這個(gè)杯子，要是你沒有抓牢你自己卻不知道,，你試圖拿起來(lái)時(shí)它就會(huì)掉下去,。”
事實(shí)上,，感覺信息確實(shí)是尼古拉斯團(tuán)隊(duì)研究中力圖要包括進(jìn)去的大目標(biāo)之一，這也是整個(gè)“重新行走”項(xiàng)目的宏大目標(biāo),。這個(gè)項(xiàng)目是一個(gè)國(guó)際聯(lián)合計(jì)劃,，其目標(biāo)是設(shè)計(jì)并發(fā)展一種“輔助外骨骼系統(tǒng)”，幫助那些嚴(yán)重殘障的人士重新站起來(lái)行走,。
尼古拉斯說(shuō)：“這一成果將在我們未來(lái)幾年內(nèi)即將進(jìn)行的臨床應(yīng)用上具有重要意義,。”他希望在“重新行走”項(xiàng)目的幫助下，他的這一套大腦-機(jī)器互動(dòng)平臺(tái)系統(tǒng)將能夠在2014年的巴西世界杯上進(jìn)行首次展示,，因?yàn)榘臀髡悄峁爬沟募亦l(xiāng),。他希望將由一位四肢癱瘓的病人借助這套系統(tǒng)開出第一個(gè)球,。
