2008-07-01

[報導] 猴子通過大腦思維操縱機械臂

Michael Hopkin 撰,walkcoolboy譯 ,domi 校


“大腦-機器介面(Brain-machine interface)”將有可能用來幫助殘疾人

美國的研究人員在猴子腦中創造了一個植入體,使它只要通過想像就可以控制機械臂為自己取得食物。這個設備將來可應用於癱瘓病人操縱義肢,使得他們自己能夠進食,喝水,或者使用其他的生活用具。





這段影片展示了一隻短尾猴成功地使用機械臂從各種不同位置的針尖上取得糖果(marshmallow)。機械臂設計為以一種“真實方式”來移動,包括一定範圍的肩部運動,一個只能單一方向移動的肘部和一個簡單鉗子來模擬抓握手。

機械臂由一個被稱作大腦-機器介面的微電極網路控制,此網路被植入到猴子大腦運動皮層中——該區域控制軀體運動。一旦大腦細胞產生運動指令,它就獲取這些信號,並轉化其為機械臂的導向信號。

由賓夕法尼亞州匹茲堡大學的Andrew Schwartz領導的研究人員們首先訓練兩隻猴子使用搖杆控制機械臂。然後,猴子的手臂被置於管子中而受到限制,此時大腦轉換為控制機械臂。

根據《自然》雜誌中研究人員的報告,兩隻猴子的成功率各自達到了61%和78%。他們還引導機械臂繞開障礙物以保證包括水果(比如葡萄)等食物的安全遞送。



人體介面

Schwartz相信不久這項科技就可以在人體上測試,但是他也預測這項技術要應用在實際的殘疾病人上還需要一段時間。他說,“我認為在兩年後我們會在實驗的基礎上研究其實際應用。”

大腦介面並不特別新——人類版本已經存在幾年了(請看‘電腦使用者用意志移動自己’)。但是這是第一次使用一個大腦-機器介面來完成一個實用的功能——在這個例子中,讓猴子可以藉此給自己餵食。Schwartz說,“直到現在,幾乎所有(技術的)範例都是在虛擬世界中。”

成 功的為人類開發這些大腦植入體需要更有彈性(resilient)和長效的電極,Schwartz還說。“最大的障礙是現有電極的易碎,並且它們會變得深 埋在大腦中,在其周圍形成傷疤組織。”這些問題解決之後,技術人員開發出的大腦介面則有希望擁有好幾年甚至幾十年的工作壽命。

原文出處:Nature, May 28, 2008
http://www.nature.com/news/2008/080528/full/news.2008.861.html

參考資料:
1.Velliste, M. et al. Nature advance online publication doi:10.1038/nature06996 (2008).


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