生物谷報道：將芯片植入大腦,，代替正常的神經(jīng)功能,，在以前似乎是科幻小說中才有的故事,，然而現(xiàn)在卻成為現(xiàn)實,。2004年,，加拿大科學家首次嘗試用芯片溝通神經(jīng)的功能,，見：加拿大：探明芯片上神經(jīng)細胞的學習功能，但這僅僅是嘗試,，隨后FDA批準小芯片用于人體試驗,，這一切都顯示芯片最終進入人體成為可能。
最新一期Nature報道一個故事,，在5年前的一次襲擊事故中,，25歲的美國馬薩諸塞州男子馬修·納格爾全身癱瘓。2004年,，美國羅得島州醫(yī)院專家在他的大腦中植入了一個電極傳感芯片,，將他打造成了世界上首個“仿生人”。如今,，馬修不僅可以用思想來控制電視機,，開關電視和轉(zhuǎn)換頻道，他還能用思想來控制電腦屏幕上的鼠標指針,，打開電子郵件,，玩電子游戲?？茖W家相信,，這一仿生科技系統(tǒng)將為眾多失去雙臂的人和癱瘓患者帶來福音。
大腦與計算機相連
據(jù)英國媒體13日報道,，現(xiàn)年25歲的馬修·納格爾是美國馬薩諸塞州人,，2001年，他在一次襲擊事故中全身癱瘓,。2004年,，美國羅得島州醫(yī)院往他的腦袋中植入了一個電極芯片，將他打造成世界上首個可以用思想來控制物體的“仿生人”,。這一仿生系統(tǒng)名叫“大腦門神經(jīng)界面系統(tǒng)”,，它包含一組植入大腦的電極，可以記錄下大腦皮層運動區(qū)的神經(jīng)活動信號,，這些大腦信號可以通過電線發(fā)送到一臺計算機上,，并解碼分析成具體的運動指令。
據(jù)悉,，植入大腦的硅芯片只有一顆藥片般大小,，在它4毫米長寬的表面布滿了100根小電極，每根電極都比頭發(fā)絲還細,，這些電極要插進大腦控制運動的皮層運動區(qū)一毫米深,，從而可以收集附近神經(jīng)細胞發(fā)出的電子信號。這些信號先是被一些細金線傳輸?shù)焦潭ㄔ诨颊哳^皮上一個1英寸高的鈦基座上，然后信號再從那里通過電線傳輸?shù)接嬎銠C里,。“仿生人”只需通過大腦想像一下就可以控制物體,。
用思想移動電腦鼠標
一開始，馬修通過這一“大腦門”系統(tǒng),，成功地學會了用思想移動電腦屏幕上的鼠標指針,；后來,，馬修在新英格蘭西奈山醫(yī)院和馬薩諸塞州康復中心接受了57次訓練實驗,，更強大地鍛煉了他的思想控制功能。
現(xiàn)在,，馬修不僅可以通過思想打開電子郵件,，在計算機屏幕上畫圓形圖案，玩簡單的電子游戲,，甚至還能用“腦波”打開電視機,，自由地更換電視頻道。此外,，醫(yī)生還為他裝了一個機械臂,，馬修現(xiàn)在已經(jīng)能用思想控制機械手掌的張開和合上，同時還能移動機械臂抓取物體,。
既是福音也是危險
美國科學家的研究成果發(fā)表在了最新一期《自然》雜志上,，負責這項科學研究的美國羅得島布朗大學教授約翰·多諾格胡說：“這項技術可以讓我們將來通過大腦信號激活癱瘓患者的四肢肌肉，允許我們通過身體神經(jīng)系統(tǒng)重新恢復大腦對肌肉的控制,。”多諾格胡教授是馬薩諸塞州?？怂贡?ldquo;電腦動力學神經(jīng)科技系統(tǒng)公司”的首席科學官，這個植入大腦的電極芯片正是由該公司發(fā)明的,?？茖W家稱，這一科技將為無數(shù)失去四肢的患者和癱瘓患者帶來福音,。
然而,，也一些專家警告稱，美國“大腦門”科技的快速發(fā)展,，可能有著更險惡的用途,。美國目前有至少12個實驗室都在發(fā)展大腦和計算機交互界面科技，許多實驗室的研究都受到了美國軍方的資助,，獲得了超過2500萬美元的研究資助,。美國軍方顯然希望能發(fā)展出一種可由士兵大腦控制的“殺手機器人”，打造出一種所向無敵的“超級機器人戰(zhàn)士”,。
本期封面所示為BrainGate飛行員臨床試驗的第一位參與者Matt Nagle,。在頸部脊索損傷后，他的胳膊和腿不能動了。布朗大學神經(jīng)科學系的研究人員與生物技術公司Cyberkinetics及其他三個機構的人員合作,，發(fā)現(xiàn)與運動有關的信號可通過一個植入的BrainGate芯片從大腦向外傳遞,，使患者能夠驅(qū)動一個電腦屏幕光標，啟動簡單的自動裝置,。這種人造神經(jīng)運動裝置有可能為研制可以代替或恢復癱瘓患者喪失的運動功能的系統(tǒng)鋪平道路,。在這項進展之前，這種類型的工作主要是在猴子身上進行的,。在最近的一例這種研究中,，研究人員使這類裝置的運動速度與當前的裝置相比有了很大提高，從而使得研制可在臨床上使用的腦機器接口的前景更加樂觀,。
在上世紀70年代風靡歐美的科幻電視劇《無敵金剛》（又譯《六百萬美元先生》）中,，科學家利用仿生科技把一名重傷飛行員的雙腿、右手及左眼全部換上了電子零件,，使其成為可以通過意念控制假肢運動的"無敵金剛",。
巧合的是，美國科學家也在一名25歲高位截癱,、四肢癱瘓患者的大腦內(nèi)植入一塊電子芯片,，從此后者只需通過意念，便可自主完成收發(fā)電郵,、玩電腦游戲,、更換電視頻道等一系列以往望而卻步的動作，成為世界上第一個"仿生人",。
4毫米芯片植入大腦
據(jù)報道,，來自美國羅德島布朗大學的神經(jīng)動力學專家約翰·多諾古教授歷經(jīng)多年苦心研究，開發(fā)出了一套名為"大腦之門"的仿生系統(tǒng),。他首先將一塊4毫米見方的電子芯片植入癱瘓患者大腦運動皮層的中央前回處,，因為這里的大腦皮層為控制全身肢體的運動中樞。接著,，他開始訓練患者借助意念一一完成各項動作,。
"大腦之門"系統(tǒng)的工作原理是：當患者開始想像自己運動時，芯片上總共100枚比頭發(fā)絲還細,、1毫米長的電子傳感器（電極）將這種大腦產(chǎn)生的脈沖信號記錄下來,，然后通過一根根細小的金線傳輸?shù)借偳对诨颊哳^皮內(nèi)的一塊一英寸大小的鈦基座上。接著再將脈沖信號通過導線傳輸給體外的一臺電腦,，經(jīng)過電腦程序的轉(zhuǎn)譯破解過程,，轉(zhuǎn)換成一個個電子裝置可以執(zhí)行的動作指令。
用意念收郵件玩游戲
從2004年起,，多諾古教授領導的科研小組陸續(xù)針對4名癱瘓患者進行了"大腦之門"系統(tǒng)植入試驗,。第一名試驗對象是現(xiàn)年25歲的美國馬薩諸塞州小伙馬休·納格爾,。2001年，納格爾由于脊柱被利刃切斷,，從此成了一名高位截癱患者,，身體從脖頸以下失去所有知覺，四肢無法動彈,。2004年,，他參加了多諾古教授的試驗，在羅得島醫(yī)院接受了芯片植入大腦的手術,。
經(jīng)過長達9個月的刻苦訓練之后,，納格爾可以通過意念控制，從事一系列以前"望而卻步"的動作,，包括移動電腦屏幕上的一個光標,、在屏幕中央畫出一個圓形輪廓,、模擬打開電子郵件,、玩簡單的電腦游戲、調(diào)節(jié)電視音量,、切換電視頻道等,。最后，他甚至還學會通過意念控制開啟和關閉一只假手的手指,、控制一條機械臂抓住和移動物體這樣的高難度動作,。
無需100%集中注意力
讓人驚訝的是，納格爾可以一邊和別人聊著天,，一邊借助意念完成上述各種活動,。即便如此，他移動電腦屏幕光標的準確率竟然高達75%至85%,，換言之,，納格爾在用大腦發(fā)出各項運動指令時，并不需要100%集中注意力,，而這對于他的未來生活將非常重要,。
然而并非所有試驗對象都像納格爾那般幸運。與他相比,，另一位現(xiàn)年55歲,、于1999年脊柱受傷的患者則遠沒有如此幸運。后者在大腦被植入了"大腦之門"系統(tǒng)之后,，一開始也可以通過意念控制運動,，可是僅僅11個月之后他的大腦信號便無法被電子傳感器所捕捉。目前科學家們正在調(diào)查故障原因,。
最新公布的《自然》雜志報告稱,，納格爾的成功案例預示著人類仿生學研究史上的一個里程碑式的勝利。多諾古教授表示："這一成功預示著一個光明的前景：即未來某一天，患者可以借助一套物理神經(jīng)系統(tǒng),，利用腦電波信號刺激肢體肌肉,，恢復大腦對于肌肉的控制。"科學家們相信,，假以時日,，納格爾終將學會靈活自如地操縱輪椅和假肢等更加復雜高級的動作。到了那時,，他的生活質(zhì)量將大為改觀,。
