兩只猴子學(xué)習(xí)如何用虛擬手臂向目標(biāo)移動(dòng),。
圖片來源：杜克大學(xué)神經(jīng)工程學(xué)中心
本報(bào)訊 大多數(shù)人能毫不猶豫地伸出雙臂擁抱朋友或推動(dòng)手推車,，人類四肢和大腦指令的配合是如此完美,。而對(duì)于設(shè)計(jì)由大腦控制的假肢的研究人員來說，這種協(xié)調(diào)的臂部動(dòng)作是一項(xiàng)艱難的技術(shù)挑戰(zhàn),。一項(xiàng)新研究顯示,，一個(gè)腦—機(jī)界面（BMI）可以通過對(duì)運(yùn)動(dòng)的可視化而幫助猴子移動(dòng)兩只虛擬手臂?？茖W(xué)家表示,，該研究有助研發(fā)可幫助脊髓損傷患者恢復(fù)運(yùn)動(dòng)與感覺的BMI。
BMI的目標(biāo)是繞過脊髓而重新獲得對(duì)肢體動(dòng)作的控制,。到目前為止,，BMI的成功只限于移動(dòng)人體的某個(gè)單一部分，諸如一只手或一只手臂,。該論文作者,、美國(guó)杜克大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Miguel Nicolelis說：“即使最簡(jiǎn)單的動(dòng)作，你也必須同時(shí)使用手臂和手完成,?！?
Nicolelis及其同事創(chuàng)建的BMI用來自猴子的腦部記錄同時(shí)控制兩個(gè)虛擬手臂。在實(shí)驗(yàn)中,，研究人員對(duì)一只雌猴和一只雄猴的500個(gè)神經(jīng)元進(jìn)行記錄,。在實(shí)驗(yàn)開始前，這兩只猴子的左右腦半球都被植入電極,。兩只猴子的任務(wù)是：在電腦顯示器上控制兩條虛擬手臂的移動(dòng),。為了得到果汁的獎(jiǎng)勵(lì)，它們必須將兩只虛擬化的手同時(shí)放置在圓形目標(biāo)上,，并維持在這個(gè)位置上100毫秒,。
研究人員發(fā)現(xiàn)，在經(jīng)過幾周的訓(xùn)練后,，這些虛擬的手臂像猴子自己的手那樣被“同化”到猴子的腦內(nèi),。在超過75%的時(shí)間里，猴子都能完成任務(wù),。研究人員將該結(jié)果發(fā)表于近日出版的《科學(xué)—轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)》上,。
Nicolelis說，隨著時(shí)間的推移,，兩只猴子的表現(xiàn)越來越好,，它們的神經(jīng)元放電模式也發(fā)生了變化，這意味著猴子的大腦已經(jīng)逐漸適應(yīng)BMI設(shè)備,。這可能是因?yàn)?，猴子開始意識(shí)到這些虛擬化的手臂是自己身體的一部分。
賓夕法尼亞州匹茲堡大學(xué)神經(jīng)生物學(xué)家 Andrew Schwartz認(rèn)可這項(xiàng)新研究的重要意義,，但他認(rèn)為,，科學(xué)家還可以做得更好。Schwartz指出,，雖然猴子需要完成的任務(wù)非常簡(jiǎn)單,，但總體成功率只有45%?！拔移诖咝У谋憩F(xiàn),、更高的成功率和更逼真的自然運(yùn)動(dòng)?！保ǘ稳冢?nbsp;
