意念的力量
2008年5月22日 | 作者: 吉布森(Michael Patrick Gibson) | 栏目: 生物科技今年一月,一只名叫伊多亚的猕猴做出了其他生物从未做过的创举:她用大脑思维就让一个机器人迈步行走。伊多亚要做的只是想象,而机器人真的就迈步走了。
在日本京都,接到伊多亚大脑中的电极通过因特网发送的命令信号后,这只身重90公斤的机器人开始在跑步机上走了起来。此时,那只猕猴却身在世界的另一端,即美国北卡罗来纳州达勒姆市杜克大学神经工程研究中心的尼古莱利斯实验室内。这种传心遥控术
(Telekinetic remote control)是尼古莱利斯研究新型脑机界面(Brain-machine
interface)的最新成果。脑机界面技术曾入选本刊评选的2001年度十大技术。
尼古莱利斯表示,他最近进行的实验显示, 他的体内神经弥补系统(Neuroprosthetic system)已基本实现通过外骨骼恢复瘫痪患者活动能力的这一承诺。这种机器人辅助系统只用意念就可让四肢活动。胯上戴的处理器可将大脑信号转换成命令,指挥外骨骼让配戴者活动。今年1月,尼古莱利斯研究组启动了一项建造外骨骼的项目。
2001年,本刊发表介绍尼古莱利斯的文章时,他的工作尚处在初期阶段。植入的电极只能记录90个神经元的活动。虽然这样能让猴子控制机器人的一只手臂,但控制质量会很快变差。但正如高级副编辑里格拉多( A n t o n i oRegalado)所说,这些成果已经是一个突破了:
百丽(Belle)是一只夜行的猫头鹰猴,体形小巧,可随手放到衣服口袋里。当一位技术人员将四个接头插入安装在她头骨上的插座上时,她还眨巴着一双格外大的眼睛。隔壁房间里,电脑屏幕上不停地闪过从百丽大脑约90个神经元发出的电信号测量结果。只要百丽伸手够着四个指定按钮中的任何一个按钮,她便可以得到奖励(几滴苹果汁);此
时,从她大脑皮层四个独立区域中记录的信号,我们可以看出她的大脑活动。美国杜克大学神经生物学家尼古莱利斯是率先探索使用神经植入物研究大脑的研究人员之一。他自豪地指着显示屏上收集的数据说:“这些读出数据是世界上独一无二的。”
这句话也可用来形容尼古莱利斯,他引领着一个颇具挑战且很重要的领域。世界上,大约只有6个研究组在为同一目标奋斗:更好地了解大脑的工作原理,再用这一知识建造植入系统,让人脑控制电脑和其他机器的梦想成为现实。
尼古莱利斯最近的实验显示,通过利用大脑不同部位的多个神经元,我们可以收集足够多的信息,大概了解大脑中有些什么活动。在百丽的实验案例中,我们掌握的信息足以探测出猴子做具体动作前不到一秒钟时的意图。正是尼古莱利斯的研究组花了几个月的时间,成功地对几十个神经元进行了同步测量(之前是一大技术难关),我们才有了后
来机器人手臂的惊世之举。
尼古莱利斯最近进行的实验记录了500个神经元的活动。为了能让外骨骼活动,他想要1万个神经元发送和接收信息。面对这个高难目标,尼古莱利斯却踌躇满志。用他的话说:“科技发展之路不是一条直线。但我们有耐心。
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