提供公正平台   创造宽容环境

WELCOME TO SCIENCEHUMAN.COM  科学人  网站

树育健康心态   共谋高尚事业

科学热点
科学新论
专家论坛
科学观察
科学讨论
科学杂谈
科学轶趣
科学成果
科学论文
 
 

 美瘫痪小伙大脑皮层埋设芯片 用意念控制生活


http://www.sciencehuman.com   科学人  网站 2006-07-16

   

  在上世纪70年代风靡欧美的科幻电视剧《无敌金刚》(又译《六百万美元先生》)中,科学家利用仿生科技把一名重伤飞行员的双腿、右手及左眼全部换上了电子零件,使其成为可以通过意念控制假肢运动的“无敌金刚”。

  巧合的是,美国科学家也在一名25岁高位截瘫、四肢瘫痪患者的大脑内植入一块电子芯片,从此后者只需通过意念,便可自主完成收发电邮、玩电脑游戏、更换电视频道等一系列以往望而却步的动作,成为世界上第一个“仿生人”。

  4毫米芯片植入大脑

  据报道,来自美国罗德岛布朗大学的神经动力学专家约翰·多诺古教授历经多年苦心研究,开发出了一套名为“大脑之门”的仿生系统。他首先将一块4毫米见方的电子芯片植入瘫痪患者大脑运动皮层的中央前回处,因为这里的大脑皮层为控制全身肢体的运动中枢。接着,他开始训练患者借助意念一一完成各项动作。

  “大脑之门”系统的工作原理是:当患者开始想像自己运动时,芯片上总共100枚比头发丝还细、1毫米长的电子传感器(电极)将这种大脑产生的脉冲信号记录下来,然后通过一根根细小的金线传输到镶嵌在患者头皮内的一块一英寸大小的钛基座上。接着再将脉冲信号通过导线传输给体外的一台电脑,经过电脑程序的转译破解过程,转换成一个个电子装置可以执行的动作指令。

  用意念收邮件玩游戏

  从2004年起,多诺古教授领导的科研小组陆续针对4名瘫痪患者进行了“大脑之门”系统植入试验。第一名试验对象是现年25岁的美国马萨诸塞州小伙马休·纳格尔。2001年,纳格尔由于脊柱被利刃切断,从此成了一名高位截瘫患者,身体从脖颈以下失去所有知觉,四肢无法动弹。2004年,他参加了多诺古教授的试验,在罗得岛医院接受了芯片植入大脑的手术。

  经过长达9个月的刻苦训练之后,纳格尔可以通过意念控制,从事一系列以前“望而却步”的动作,包括移动电脑屏幕上的一个光标、在屏幕中央画出一个圆形轮廓、模拟打开电子邮件、玩简单的电脑游戏、调节电视音量、切换电视频道等。最后,他甚至还学会通过意念控制开启和关闭一只假手的手指、控制一条机械臂抓住和移动物体这样的高难度动作。

  无需100%集中注意力

  让人惊讶的是,纳格尔可以一边和别人聊着天,一边借助意念完成上述各种活动。即便如此,他移动电脑屏幕光标的准确率竟然高达75%至85%,换言之,纳格尔在用大脑发出各项运动指令时,并不需要100%集中注意力,而这对于他的未来生活将非常重要。

  然而并非所有试验对象都像纳格尔那般幸运。与他相比,另一位现年55岁、于1999年脊柱受伤的患者则远没有如此幸运。后者在大脑被植入了“大脑之门”系统之后,一开始也可以通过意念控制运动,可是仅仅11个月之后他的大脑信号便无法被电子传感器所捕捉。目前科学家们正在调查故障原因。

  最新公布的《自然》杂志报告称,纳格尔的成功案例预示着人类仿生学研究史上的一个里程碑式的胜利。多诺古教授表示:“这一成功预示着一个光明的前景:即未来某一天,患者可以借助一套物理神经系统,利用脑电波信号刺激肢体肌肉,恢复大脑对于肌肉的控制。”科学家们相信,假以时日,纳格尔终将学会灵活自如地操纵轮椅和假肢等更加复杂高级的动作。到了那时,他的生活质量将大为改观。

    [新闻晨报]

 

相关评论

仅靠思维完成行为已不是梦

  新华网伦敦7月15日电 (记者 葛秋芳) 仅运用思维就能完成简单行为已不只是科幻小说中的情节了,科学家已经将这一梦想初步变为现实。

  据最新一期英国《自然》杂志报道,美国一名四肢完全瘫痪的患者借助植入脑部的芯片,可以通过思维自如地移动电脑光标、打开电子邮件、调节电视音量、甚至活动机械手臂。

  这名患者叫马特·纳格尔,5年前因刀伤而四肢瘫痪。植入其脑部的“大脑之门”芯片是美国布朗大学神经学专家约翰·多诺霍开发的,由美国马萨诸塞州神经控制技术系统公司制造。“大脑之门”与纳格尔头部的基座相连,然后通过线路连接到电脑上。

  “大脑之门”芯片由96个电极组成,它被植入于患者脑部的运动皮层区,该区域是控制身体活动的中枢。科学家说,许多瘫痪病人脑部发出运动命令的神经细胞实际上还是具有功效的,病人无法运动的原因在于运动神经拒绝作出回应。

  “大脑之门”芯片的独到之处在于,它能获取神经细胞发出的信号,并依据大脑运动皮层区不同区域的兴奋状态大致辨别出这些信号的意思,将其传导到电脑控制系统中,从而帮助患者通过电脑来完成简单动作。

  研究人员尝试将纳格尔的想法“翻译”成指针的移动。为了实现这一点,他们为纳格尔“定制”了神经系统解码器。通过适当的软件,纳格尔很容易就打开了模拟电子邮件,并画了一个圆。他还能够更换电视频道,利用机械臂抓起一块糖将它扔在不远处,甚至还利用假手捏了负责这项工作的多诺霍一下。研究人员对另一名瘫痪志愿者进行了进一步试验,同样取得了成功。

  研究人员表示,“大脑之门”目前的功能还很简单,只能实现简单的动作意愿,不过这已经是一个不小的进步了。

  据报道,布朗大学的研究人员正致力于扩大“大脑之门”的治疗范围。他们正在研究因中风、肌肉萎缩或运动神经元病导致瘫痪的患者是否也能通过“大脑之门”获得一定的“活动能力”。(完)

 

 

 

 

 


 

   

 

诚信为本

经商做人

 

北京鼎正环保技术开发有限公司

anbaoe@qianlong.com

 


 

电催化裂解快速污水处理

快速污水处理系统,可以有效地氧化分解污水中生物菌群难以氧化的含苯类有机物、氰化物、氨氮化合物等各种严禁直排江河的具有高度污染性的物质。适宜于处理化肥、农药、制药、印染、制革、化学合成、电镀、石化、焦化、微电子等各个行业排放的各种污水。

Tel:010-62063238

anbaoe@qianlong.com

 


 

消毒氧化设备

自来水、循环水消毒系统改造,通过安装次氯酸钠发生器设备可以取消不安全的液氯消毒方式,更能保障饮用水有利人体健康。

Tel:010-62063238

anbaoe@qianlong.com

 


 

环保新型造纸机械制浆机

通过对秸秆等原料切碎、低温浸渍,使纤维与杂细胞间的木素软化,再经过磨机的研磨,可将原材料中70%以上纤维提取出来。该机械制浆机设计独特,整个制浆过程可一次性研磨完成,不用化学药剂,根除了污染源,且造价低廉,用水量减少近10倍,耗能少,全部用电量不到100KW

Tel:010-62063238

anbaoe@qianlong.com

 

 


 

Copyright© sciencehuman.com,All rights reserved.

科学人网站工作部暨北京鼎正环保技术开发有限公司 联合主办
电话:010-62063238   E-mail:welcome@sciencehuman.com 


 

http://www.sciencehuman.com      科学人  网站