八、腦電波控制的機械手臂技術升級

　　研究人員表示一個以思維為動力的機械手臂可以幫助殘疾患者獨立完成一些伸手可及的事情。在一項新的研究中，兩個幾乎全身癱瘓的病人只用他們大腦信號的指示就能通過機械手臂夠到并抓起小球和裝有咖啡的水壺。科學家又向恢復脊髓受傷、失去四肢和因為其他條件行動受限的人的行動能力前進了一步。

　　動物和機器之間的思維結合并不新奇，自從上個世紀70年代以來研究人員就一直在進行著各種嘗試。在過去對大腦機器接口的研究中，曾使猴子能夠控制機械手臂和使癱瘓的病人控制屏幕上的光標。但研究人員不知道人類能否控制機械手臂出色地完成一些更復雜的動作，比如在三維空間中運動或在不移動物體的情況下用適當的力道抓住它。

　　這個電極被稱為“大腦之門”，能讀取腦電波并發送到電腦上將其轉化成指令。這些指令能夠使癱瘓的病人通過思維控制機械手臂。

　　美國布朗大學的神經學家約翰多諾霍（John Donoghue）曾領導過用思維控制光標的實驗，他和他的同事測試了兩個患有閉鎖綜合癥病人的思維。“S3”，一位58歲的女士，因15年前腦干受損失去了活動和說話的能力。“T2”，一位66歲的男士，在2006年同樣因為腦干受損，如今只有頭部和眼睛能活動。

　　

　　S3，一個患有閉鎖綜合癥的病人，通過她的思維操縱機械手臂，15年來第一次端起了自己的咖啡。

　　大腦皮質區是控制隨意運動的地方，每個病人在其運動皮質區都被注入了嬰兒服用的阿司匹林藥片大小的一排電極。這個電極系被稱為“大腦之門”，它能讀取大腦信號并通過電線發送到電腦，電腦再將這些信號轉化成指令。一個確切的活動指令能告訴機械手臂向左或向右移動，另一個則控制向上或向下。校正裝置、適應病人的大腦大概需要半個小時，病人并沒有事先經受練習使用機械手臂的訓練。

　　通過用自己的思維控制機械手臂，S3和T2能伸手接觸直徑6厘米的小球，在超過200次的嘗試中命中率在49%~95%，成功接觸的情況下有三分之二能成功抓取。S3還能從桌子上舉起瓶子拿到唇邊，并通過吸管小口啜飲瓶中的咖啡。

　　“這是15年來第一次她可以自己喝東西。”研究者、美國麻省綜合醫院的神經學家雷。霍茨伯格（Leigh Hochberg）說，“她臉上的笑容將令我和我的同事永生難忘。”該研究 發表在5月16日的《自然》上。這項技術能幫助大腦或脊髓受損的病人恢復部分日常活動所需的行動能力。研究人員承認植入S3的電極5年來的確有一些退化，但它仍然完全具有記錄大腦活動并控制機械手臂的能力。這也減輕了對移植入腦時間過長導致信號讀取能力退化的焦慮。

　　英國諾卡斯爾大學的神經學家安德魯。杰克遜（Andrew Jackson）并未參加此項研究，杰克遜說，“這是一個相當的進步，也是一個很好的范例，為什么基礎科學如此重要，因為它引領著能顯著改善病人生活質量的應用。”