2011年1月23日,《星期日泰晤士報》報道,美國杜克大學的科學家已成功通過電線和微型電極將信息傳送到了猴子的大腦中,這是首次將電子數據直接傳送到靈長類動物的大腦,讓猴子“學懂”解讀人類訊息。若技術發展成熟,將來四肢癱瘓者可運用意念自如控制機械骨骼,人與人之間更可以意念溝通。
這一研究隸屬於一個大項目,該項目旨在通過將大腦與產生有關步伐和速度數據的運動傳感器相連,從而幫助癱瘓病人重新行走。
而這一研究突破一旦得到證實,將具有更廣泛的意義,最終將使人類能夠通過思想來控制電腦和機器,甚至通過意念交流。
“我們成功將直接信號傳遞到猴子的大腦皮層,讓猴子知道給它的食物裝在某個特定的盒子裏。”杜克大學神經學教授米格爾·尼科萊利斯說。
這一突破是“重新行走”項目最新取得的成就之一。在該項目中,美國、瑞士和巴西研究人員正在研發一種電動的外骨骼,它能幫助癱瘓病人挪動四肢,這樣他們就可以行走了。
研究由北卡羅來納州的杜克大學進行,屬“Walk Again”(再次步行)計劃的一部分,目的是幫助癱瘓者重新步行。科學家在猴子的頭骨鑽了一些小孔並植入微芯片,每片芯片包括約700個如髮絲般細的電極。這些芯片穿入猴子腦部表面數毫米,用來記錄訊息和輸入數據到猴子的大腦皮層。
成功分辨包含食物盒子
結果科學家成功讓猴子“學懂”解讀這些訊息,過程更十分迅速。科學家準備了2個盒子,其中一個包含食物。猴子通過訊息知道食物所在。該實驗尚未正式發表,若獲證實,相信是首次成功將電子訊息傳送到靈長目動物腦內的實驗。
負責該項目的科學家,較早前成功讓猴子以至帕金森病患者,通過植入腦中的電極傳出訊息,從而控制計算機屏幕上的遊標;又曾讓一隻猴子以大腦訊息,在因特網控制千里之外的一個機械人行走。
訊息雙向流動 學習數月
然而科學家指出,要真正讓四肢癱瘓的病人自如控制機械骨骼,訊息的流動必須雙向,使病人感受到步法和行走速度等“感官訊息”。將訊息直接傳送到大腦皮層正是關鍵一步。
負責研究的科學家尼科利斯指出,相關技術還須提升,將每個芯片包含的微電極數量由數百增至數千。到時病人只需花數月熟習,機械骨骼便會和病人身心相連,恍如身體一部分。
相關技術還可有更廣泛用途。尼科利斯預計,將來人類可通過大腦訊息,直接和個人計算機的操作系統及軟件交互交流,不用鼠標和鍵盤便可開啓程序和在計算機撰寫筆記。相關技術將來更可發展爲“大腦網絡”(brain net),讓人類以大腦訊息直接溝通。現時英特爾、Google(谷歌)和微軟皆已成立“腦袋機械”部,進行相關研究。
尼科萊利斯說,他們離最後的成功還有很長一段路,不過已經取得了不少進展。
在一項已通過同行評估並正式發表的試驗中,一隻猴子憑藉植入其大腦的電極學會了控制電腦光標。
這項研究後來被應用到晚期帕金森病患者身上,病人也能夠控制電腦光標了。
在另一項試驗中,一隻大腦植入了電極的猴子學會了通過網絡傳送思維信號來控制遠在日本的一個機器人的腿部運動。
不過在這些試驗中,試驗主體都是向外傳送信號而不是接收信號。
“走路的時候,僅靠視覺是無法控制身體的,你也需要有關步伐和速度的感覺信號,”尼科萊利斯說,“這就是說,如果癱瘓病人要學習如何控制外骨骼,信號就需要進出大腦的雙向傳遞。”
尼科萊利斯和他的同事在猴子的頭骨上開了一些很小的洞,在每個洞裏植入了裝有約700個形似頭髮的微型電極的微芯片。這些電極會深入大腦表層幾毫米。
一些電極被用來記錄信號,一些則負責從外向內傳送信號。關鍵的問題是猴子能否學會辨認信號的意義。
“這些動物學得很快,因此我們將進一步創建大腦與大腦的聯繫。”尼科萊利斯說,“我們正在老鼠身上進行試驗,看看能否在兩種動物之間傳遞觸覺信息。我們的下一個目標是讓一隻猴子把有關食物放置地點的信息傳達給另一隻猴子。”(記者喬納森·利克)