科学家成功将电子数据传送至灵长类动物大脑

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心气虚,则脉细;肺气虚,则皮寒;肝气虚,则气少;肾气虚,则泄利前后;脾气虚,则饮食不入。
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2011年1月23日,《星期日泰晤士报》报道,美国杜克大学的科学家已成功通过电线和微型电极将信息传送到了猴子的大脑中,这是首次将电子数据直接传送到灵长类动物的大脑,让猴子“学懂”解读人类讯息。若技术发展成熟,将来四肢瘫痪者可运用意念自如控制机械骨骼,人与人之间更可以意念沟通。

这一研究隶属于一个大项目,该项目旨在通过将大脑与产生有关步伐和速度数据的运动传感器相连,从而帮助瘫痪病人重新行走。

而这一研究突破一旦得到证实,将具有更广泛的意义,最终将使人类能够通过思想来控制电脑和机器,甚至通过意念交流。

“我们成功将直接信号传递到猴子的大脑皮层,让猴子知道给它的食物装在某个特定的盒子里。”杜克大学神经学教授米格尔·尼科莱利斯说。

这一突破是“重新行走”项目最新取得的成就之一。在该项目中,美国、瑞士和巴西研究人员正在研发一种电动的外骨骼,它能帮助瘫痪病人挪动四肢,这样他们就可以行走了。

研究由北卡罗来纳州的杜克大学进行,属“Walk Again”(再次步行)计划的一部分,目的是帮助瘫痪者重新步行。科学家在猴子的头骨钻了一些小孔植入微芯片,每片芯片包括约700个如发丝般细的电极。这些芯片穿入猴子脑部表面数毫米,用来记录讯息和输入数据到猴子的大脑皮层

成功分辨包含食物盒子

结果科学家成功让猴子“学懂”解读这些讯息,过程更十分迅速。科学家准备了2个盒子,其中一个包含食物。猴子通过讯息知道食物所在。该实验尚未正式发表,若获证实,相信是首次成功将电子讯息传送到灵长目动物脑内的实验。

负责该项目的科学家,较早前成功让猴子以至帕金森病患者,通过植入脑中的电极传出讯息,从而控制计算机屏幕上的游标;又曾让一只猴子以大脑讯息,在因特网控制千里之外的一个机械人行走。

讯息双向流动 学习数月

然而科学家指出,要真正让四肢瘫痪的病人自如控制机械骨骼,讯息的流动必须双向,使病人感受到步法和行走速度等“感官讯息”。将讯息直接传送到大脑皮层正是关键一步。

负责研究的科学家尼科利斯指出,相关技术还须提升,将每个芯片包含的微电极数量由数百增至数千。到时病人只需花数月熟习,机械骨骼便会和病人身心相连,恍如身体一部分。

相关技术还可有更广泛用途。尼科利斯预计,将来人类可通过大脑讯息,直接和个人计算机的操作系统软件互交流,不用鼠标和键盘便可开启程序和在计算机撰写笔记。相关技术将来更可发展为“大脑网络”(brain net),让人类以大脑讯息直接沟通。现时英特尔、Google(谷歌)和微软皆已成立“脑袋机械”部,进行相关研究。

尼科莱利斯说,他们离最后的成功还有很长一段路,不过已经取得了不少进展。

在一项已通过同行评估并正式发表的试验中,一只猴子凭借植入大脑的电极学会了控制电脑光标。

这项研究后来被应用到晚期帕金森病患者身上,病人也能够控制电脑光标了。

在另一项试验中,一只大脑植入了电极的猴子学会了通过网络传送思维信号来控制远在日本的一个机器人的腿部运动。

不过在这些试验中,试验主体都是向外传送信号而不是接收信号。

“走路的时候,仅靠视觉是无法控制身体的,你也需要有关步伐和速度的感觉信号,”尼科莱利斯说,“这就是说,如果瘫痪病人要学习如何控制骨骼,信号就需要进出大脑的双向传递。”

尼科莱利斯和他的同事在猴子的头骨上开了一些很小的洞,在每个洞里植入了装有约700个形似头发的微型电极的微芯片。这些电极会深入大脑表层几毫米。

一些电极被用来记录信号,一些则负责从外向内传送信号。关键的问题是猴子能否学会辨认信号的意义。

“这些动物学得很快,因此我们将进一步创建大脑大脑的联系。”尼科莱利斯说,“我们正在老鼠身上进行试验,看看能否在两种动物之间传递触觉信息。我们的下一个目标是让一只猴子把有关食物放置地点的信息传达给另一只猴子。”(记者乔纳森·利克)

编辑:banlang 审核:sun

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