癱瘓者意念控制機(jī)器人端起咖啡

近，一個(gè)由布朗大學(xué)、德國(guó)航空中心（DLR）等機(jī)構(gòu)組成的國(guó)際合作小組讓一位癱瘓婦女通過(guò)腦機(jī)接口系統(tǒng)，用自己的意念控制機(jī)器人手臂，取過(guò)一瓶飲料喝了一小口！該實(shí)驗(yàn)?zāi)壳氨徽J(rèn)為安全可行，也標(biāo)志著腦機(jī)接口恢復(fù)神經(jīng)技術(shù)和輔助機(jī)器人技術(shù)的重大進(jìn)步。相關(guān)論文發(fā)表在5月17日的《自然》雜志上。

研究中所用的設(shè)備叫做“腦門神經(jīng)接口系統(tǒng)”（簡(jiǎn)稱腦門系統(tǒng)），是一種大腦-計(jì)算機(jī)接口（BCI），目標(biāo)是讓機(jī)器人及其輔助設(shè)備接受大腦的控制。

參與該研究的志愿者是58歲的婦女“凱茜”和66歲的男子“鮑勃”，他們多年前因腦干中風(fēng)而癱瘓，無(wú)法控制四肢。“腦門”系統(tǒng)初是由布朗大學(xué)開(kāi)發(fā)，是一塊阿司匹林藥片大小的芯片，包含96個(gè)微電極陣列，植入患者的運(yùn)動(dòng)皮層。電極的數(shù)量基本足夠神經(jīng)元記錄與個(gè)人有意運(yùn)動(dòng)相關(guān)的神經(jīng)活動(dòng)。一臺(tái)外部計(jì)算機(jī)把神經(jīng)細(xì)胞群發(fā)出的脈沖模式轉(zhuǎn)化為對(duì)輔助設(shè)備的操作命令。

輔助設(shè)備是兩個(gè)先進(jìn)的機(jī)器手臂，作為志愿者癱瘓手臂的替代品：一個(gè)是具有DLR五指手的DLR輕質(zhì)機(jī)器人Ⅲ（DLR LWR-Ⅲ），設(shè)計(jì)目標(biāo)是幫助人類重建手臂行為并實(shí)現(xiàn)與人溝通；另一個(gè)是DEKA公司為截肢者設(shè)計(jì)的手臂系統(tǒng)。

凱茜和鮑勃不僅能控制手臂伸向并抓取目標(biāo)，凱茜還用DLR的機(jī)器手臂抓住一瓶咖啡放到嘴邊，發(fā)出一個(gè)倒出的命令，通過(guò)細(xì)管喝到咖啡后再將瓶子放回桌上。整個(gè)任務(wù)過(guò)程中，“腦門”需要指揮機(jī)器手臂通過(guò)桌面，執(zhí)行“抓取”命令，并把“抓取”和抬起或傾斜命令結(jié)合起來(lái)。

鮑勃用眼睛指示字母來(lái)描述他控制手臂時(shí)的感受：“我僅僅是想象著移動(dòng)自己的手臂，DEKA手臂就向著我所想的地方移動(dòng)過(guò)去。”

“我們的目標(biāo)是開(kāi)發(fā)一種技術(shù)，讓癱瘓或截肢者恢復(fù)運(yùn)動(dòng)、控制和獨(dú)立能力，這還需要進(jìn)一步研究。”研究領(lǐng)導(dǎo)作者、臨床實(shí)驗(yàn)主持李·霍赫貝格說(shuō)，“目前研究中令人鼓舞的不僅是接觸和抓取數(shù)據(jù)，還有15年來(lái)凱茜用意念讓自己喝到咖啡后露出的笑容。”