科学家通过脑机接口读取大脑特定神经信号实现“意念操作”

无论是《X 战警》里那个可操控人心的光头教授，还是《阿凡达》中瘫痪战士戴上某种设备就可意念操控人造阿凡达，或许，“意念控制” 一直以来都是人类最大的执念。

如今，“意念操控” 不再是导演的空想，科学家们找到了一条新的路径，通过脑机接口（BCI）技术读取大脑中的特定神经信号，建立感知和行动的相关连接，从而实现大脑的 “意念操作 ”。

脑机接口（BCI）是将人脑与机器连接的设备。将名为 “犹他电极阵列” 的微电极阵列植入到大脑运动皮层（大脑用于管理运动的神经部分），而这些被植入的微电极可以对大脑神经元进行检测，当被植入者在大脑意识中尝试移动手臂时，被监测的神经元所释放的大脑电信号，会由电线从颅内传送到 “解码器”，随后被转换成各种各样的系统，例如帮助被植入者移动光标或控制肢体等。

在 5 月 20 日《科学》杂志发表的一篇论文中，美国匹兹堡大学（niversity of Pittsburgh 又称 PITT）康复神经工程实验室的研究团队提到，通过增加对大脑触觉神经的刺激，可以使大脑更容易的控制机械手臂。在实验中，研究团队通过人工触觉来补充视觉，将机械手臂抓取和移动物品的中值时间从 20.9 秒减少至 10.2 秒，相比无刺激情况下，速度提升一半以上。

美国匹兹堡大学（PITT）物理医学与康复学系副教授，珍妮弗・科林格博士（Jennifer Collinger）博士说：“从某种意义上说，手部和肢体的触感反馈在日常生活和工作中非常重要，而当缺乏这种反馈时，人们（患者）的表现就会受到损害。”

内森・科普兰德（Nathan Copeland）是首个参与临床实验的人，一场车祸使他手臂患有残疾。通过测试运动微电极脑机接口（BCI），研究团队在他大脑中植入由贝莱德微系统公司（Blackrock Microsystems） 开发的四个微电极阵列（犹他州阵列） 。再增加微电极刺激大脑触觉反馈，参与者完成任务动作相比没有增加刺激的测试快了两倍。

内森・科普兰德（Nathan Copeland）表示，植入的微小电极阵列不仅在他的大脑运动皮层中，并且在他的体感皮层中，大脑中的体感皮层主要负责来自身体感觉区域的信号。该列阵不仅可以使他能够用自己的思想控制机械手臂，并且还能接收到触觉感觉的反馈，这与人的脊髓神经回路运作方式类似。“（手臂）没有感觉是（四肢受伤的患者）必须要习惯的，现在我已经非常熟悉产生的感觉（参与临床试验后），即使感觉不是（那么）自然的，感觉就像是压力和温和的刺痛，” 内森・科普兰德（Nathan Copeland）说。

美国匹兹堡大学（PITT）物理医学与康复学系副教授罗伯特・盖恩特（Robert Gaunt）博士对此说道：“即使恢复了有限且不完美的感觉，人们（参与者）的表现（体验）也得到了显着改善。在使感觉更逼真并将这种技术带入人们的家中，我们还有很长的路要走，但是我们越接近重建大脑的正常输入，我们的生活就会更好。”

是的，日常中当我们拿起一杯热茶或捧起一碗热汤时，我们可以感觉到手中的温度和重量，并据此调整握力，以免发生意外。手部和手臂健康的人可以通过自己的感觉和控制抬起或放下物体。但是，这对于操作假肢的患者来说，就变的不那么容易了，更不说用意念来控制的了。

毕竟大脑神经依旧是人类身体最复杂、脆弱的部分。这也是脑机接口久久没有普及的本质原因。早从七十年代开始，科学家们就一直在研究脑机接口，希望通过对大脑神经元的研究，人们能用意识操控假肢，其目的就是为了帮助那些瘫痪或截肢患者，由大脑控制的神经假肢，这在很大程度上可以改善患者的运动功能及需求。

在本项研究中，首次提及通过使用微小电脉冲刺激大脑皮层的感觉区域，这可以帮助因脊髓受伤导致四肢失去感觉的患者更好更灵活的操控机械手臂，研究团队还以此往大脑传输触感反馈的功能。

理论上，当大脑神经元与脑机接口可以完美连接，并能尽情发挥意念控制假肢时，人类将不用动手，甚至不用说话，只需通过自己的大脑的意念便能自如的操控任何外来物品的移动。“未来人类意识能无线连接并控制任何物联网设备。” 这是美国华盛顿大学神经技术中心副主任 Rajesh Rao 对脑机接口（BCI）未来发展的判断。

原文标题：匹兹堡大学增强对大脑神经刺激，唤起人工触觉，实现 “意念控制” 假肢

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责任编辑：haq