長久以來,，科學家一直試圖尋找可以讀懂人類思維并根據(jù)思維來控制電腦或機器的裝置。隨著大腦研究的深入和電子技術(shù)的進步,，這種想法已經(jīng)不再是夢,。
２０世紀９０年代，科學家成功地將水蛭的神經(jīng)與半導體芯片相連,。隨后這類實驗擴展到哺乳動物，包括實驗鼠和猴子,，最終應用于人類,。
要實現(xiàn)用思維直接控制機器，必須先讀懂神經(jīng)信號,。神經(jīng)活動特別是人類大腦神經(jīng)活動異常復雜,，人們對它的了解還只是滄海一粟。盡管如此,，通過觀察腦神經(jīng)在不同情形下的活動狀況,，科學家已經(jīng)總結(jié)出一些神經(jīng)信號與行為對應的規(guī)律，幫助讀懂神經(jīng)信號,。
近年來,，通過植入電極或芯片接收并解讀神經(jīng)信號，科學家成功地幫助實驗鼠癱瘓的腿部恢復活動能力,，使猴子通過思維操縱機械手,。一個美國小組甚至研制出了用于修補大腦的芯片，它能夠?qū)崿F(xiàn)大腦主管記憶的區(qū)域“海馬”的功能,。
在發(fā)表于英國《自然》雜志的一項最新研究中,，美國布朗大學的科學家在一名癱瘓患者腦部植入名為“大腦之門”的芯片，使患者能通過思維完成移動鼠標,、更換電視頻道和控制機械手臂,。
這些成果為癱瘓、中風等患者與周圍環(huán)境進行交流提供了希望,，但也面臨著一些問題,。科學家對大腦活動了解不深,，分析神經(jīng)信號含義的工作還只是剛剛起步,。此外還有很多技術(shù)障礙，如電極或芯片怎樣與大腦其他部位協(xié)調(diào)運作,，怎樣保證植入器件長時間安全工作,，如何使體外配套設備實用有效等等,。
研究人員說，“大腦之門”裝置在啟動１１個月后停止了運轉(zhuǎn),，原因還不清楚,。目前“大腦之門”需要借助一個外部金屬盒來具體解釋腦部的指令，患者必須始終頭戴龐大的感應器裝置來“發(fā)號施令”,，非常不方便,，芯片植入部位也存在感染風險。要使這一成果實用化,，必須先解決這些問題,。
僅運用思維就能完成簡單行為已不只是科幻小說中的情節(jié)了，科學家已經(jīng)將這一夢想初步變?yōu)楝F(xiàn)實,。
據(jù)最新一期英國《自然》雜志報道,，美國一名四肢完全癱瘓的患者借助植入腦部的芯片，可以通過思維自如地移動電腦光標,、打開電子郵件,、調(diào)節(jié)電視音量、甚至活動機械手臂,。
這名患者叫馬特·納格爾,，５年前因刀傷而四肢癱瘓。植入其腦部的“大腦之門”芯片是美國布朗大學神經(jīng)學專家約翰·多諾霍開發(fā)的,，由美國馬薩諸塞州神經(jīng)控制技術(shù)系統(tǒng)公司制造,。“大腦之門”與納格爾頭部的基座相連，然后通過線路連接到電腦上,。
“大腦之門”芯片由９６個電極組成,，它被植入于患者腦部的運動皮層區(qū)，該區(qū)域是控制身體活動的中樞,?？茖W家說，許多癱瘓病人腦部發(fā)出運動命令的神經(jīng)細胞實際上還是具有功效的,，病人無法運動的原因在于運動神經(jīng)拒絕作出回應,。
“大腦之門”芯片的獨到之處在于，它能獲取神經(jīng)細胞發(fā)出的信號,，并依據(jù)大腦運動皮層區(qū)不同區(qū)域的興奮狀態(tài)大致辨別出這些信號的意思,，將其傳導到電腦控制系統(tǒng)中，從而幫助患者通過電腦來完成簡單動作,。
研究人員嘗試將納格爾的想法“翻譯”成指針的移動,。為了實現(xiàn)這一點，他們?yōu)榧{格爾“定制”了神經(jīng)系統(tǒng)解碼器。通過適當?shù)能浖?，納格爾很容易就打開了模擬電子郵件,，并畫了一個圓。他還能夠更換電視頻道,，利用機械臂抓起一塊糖將它扔在不遠處,，甚至還利用假手捏了負責這項工作的多諾霍一下。研究人員對另一名癱瘓志愿者進行了進一步試驗,，同樣取得了成功,。
研究人員表示，“大腦之門”目前的功能還很簡單,，只能實現(xiàn)簡單的動作意愿,，不過這已經(jīng)是一個不小的進步了。
據(jù)報道,，布朗大學的研究人員正致力于擴大“大腦之門”的治療范圍,。他們正在研究因中風、肌肉萎縮或運動神經(jīng)元病導致癱瘓的患者是否也能通過“大腦之門”獲得一定的“活動能力”,。
