科学家希望能够让残障人士单靠脑讯号来控制义肢。先前许多研究都着重在利用运动区的电讯号,可是一项新研究显示,利用和计划及动机有关的高等神经元讯息,也可以达到目标。
杜克大学的Miguel Nicolelis早先把证实利用脑中运动区的神经讯息来控制机械手臂是可行的。不过加州理工学院的神经生理学家Richard Andersen想试图利用高等神经元的讯息来达到同样的目的。高等神经元主要分布在脑顶叶部分。九○年代中期,Andersen等人发现就在耳朵上方一些的脑组织涉及了计划活动,不过并非执行活物如移动手臂。Andersen当时就怀疑这些讯号能不能用于控制义肢。几年后,他们把一个96电极的数组装内三只猴子脑中的顶叶区域。当猴子从计算机屏幕中提示要碰触八个点的其中一个时,计算机程序就解读电极记录到的神经讯号。当神经活动码被破解后,该程序就能预测猴子想要碰却实际上不碰的点(因为得不到奖赏)。
在一开始时,程序的预测会很不准。不过当猴子一直训练成想要碰某个点时,程序的预测就愈来愈准,猴子也得到更多奖赏。两个月后,计算机就能以67%的准确率预测猴子的意图。
选定认知脑区域来了解瘫痪病人的决定有是非常有意义的。这些区域的讯息可以用来控制义肢。这个研究的成功,也可以让人们直接用意志来控制机器人等。亚特兰大的神经讯息公司的神经科学家Philip Kennedy指出,甚至可能只要几个高等神经元就能够控制许多机器了。
麻州Cyberkinetics公司的最近已得到美国食品与药物管制署(FDA)的许可,准备在五个四肢瘫痪的病人脑中的运动区移植芯片以解读讯息。不过Cyberkinetics公司的科学主任John Donoghue认为把芯片植在顶叶可能有意想不到的副作用。例如你该和讨厌的老板握手时,不小心起了一个一闪而过的念头,你就赏了他一个耳光。
原文:
Musallam, S. et al. Cognitive control signals for neural prosthetics. Science, Vol 305, Issue 5681, 258-262 , 9 July 2004.