在最新一期的《科学》杂志上,加州理工的科学家发表了一项令人振奋的研究:通过读取病人手部运动相关脑区的神经活动,他们成功将病人的运动意念转化成控制假肢的信号,使高位截瘫的病人能通过意念控制独立的机械手臂完成各项任务。一直以来,假肢都是肢体残疾人士恢复正常生活的重要依托。然而,传统的假肢大多只能借由感知残肢的肌肉运动完成一些简单的动作。
一方面,这令假肢的佩戴很不舒适;另一方面,对于双手残障的人士而言,尚不够平滑流畅的假肢动作也远未能满足其日常所需。如果能开发一种直接通过“意念”来操控的假肢,这无疑能大大提高上肢残疾者的生活质量。今天发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究,则无疑向着这个目标迈进了一大步。
在此之前,也有过类似的研究,不过这些研究都是在实验动物,比如说猴子身上进行,但这一次,加州理工学院的科学家们将这种技术移植到了人类身上。为了确保“意念操控假肢”能够适用于残障人士,研究团队特别招募了一名已经高位截瘫达十年的志愿者——EGS。现年32岁的病人EGS在12年前起颈部以下瘫痪。在加州理工学院这项研究的帮助下,EGS这些年来第一次用自己的“手”给自己递过一杯水。
图片来源:Spencer Kellis and Christian Klaes / Caltech他们首先通过功能性核磁共振(fMRI)找到了患者脑中与手部运动相关的脑区,然后在这些脑区植入了多个微阵列电极(electrode array),这些微阵列电极可以实时检测相应脑区的活动情况,并且把这些信息实时反馈给计算机。经过一些功能测试之后,研究者相信他们凭借这些采集到的信息已经足以指挥一台机械臂。
随后,研究者将一只真正的机械臂与计算机连接,在计算机的帮助下,志愿者仅仅依靠想象就操纵机械臂完成了指定任务——给自己从桌上拿喝的。当EGS用机械手臂流畅自如地喝到水的时候,全场科研人员都爆发出欢呼声,他自己也情不自禁的用大喊来表达激动的心情:从握手到递水、从按搅拌机遥控到“石头剪子布”,志愿者对机械臂的控制正在向真正的“如臂使指”靠近。
这项新突破为今后的神经义肢技术(neuroprosthetics)提供了很重要的参考,或许有一天,上肢残障人士真的可以拥有能够媲美人手的替代品也说不定呢?