研究人员还对纳戈尔使用该设备后的反应速度感到兴奋不已,因为较之前的大脑植入物的反应速度要快上10倍。另外一个研究小组在加速大脑和机器界面方面取得了进展。他们的研究显示,使用者以相当于每分钟在键盘上打15个字的速度交流信息是完全有可能的。该小组对猴子进行实验的研究结果也刊登在最新一期的《自然》杂志上。
美国芝加哥大学神经外科医生理查德·佩恩博士是将传感器植入第二位患者大脑的医生。佩恩博士说:“这是我所实施的最奇怪、最有趣的一例手术。这并不是缘于技术材料,而是我们从不同模式产生的神经原中获得的数据,你思维方式不同,模式也不相同。这仅仅是个开始。”
纳戈尔只用了几天时间就学会了如何移动电脑光标,对于电极被植入头皮的患者而言,他们掌握这一技能需要几个月时间。最初,纳戈尔想象自己是在靠身体移动电脑光标,但他很快便适应了想象光标本身在移动的方法。这样一来,电脑光标就成了他的第三只手或第三条腿,用处同他的两只手和两条腿差不多。
此项技术的成功取决于其解读大脑的电子活动、并将其转化成有用活动的能力。研究人员发现,某些动作伴随着相应的神经原放电(neurons firing)模式,但传感器只能从全部活动中选择一小部分。即便是诸如抬胳膊等简单动作,也要涉及来自大脑多个区域的信号。唐纳休教授将这一过程形象地比作为,将一个麦克风放在一个拥挤的房间里,试图获得所有谈话的要点。当纳戈尔努力将不确切的想法变成确切的行动时,其结果当然是不平稳、不精确的移动,但随着时间的推移,纳戈尔对光标的控制能力就会有所提高,并最终能用光标大致画上一个圆圈。
唐纳休教授表示,从长远角度来看,应该把连接于患者头部和大量电子元件的笨重电缆去掉。设备小型化将使得植入大脑的装置更小,头盖骨完全都将其掩盖,如同心脏起搏器一样。信号可以从大脑被无线传输到处理器,使电脑、机械臂和其它设备开始运转。
植入物当然也存在某些缺陷,一些科学家认为,对完全残疾的患者而言,它们并不是最佳治疗方案。有些科学家还反对在纳戈尔身上做实验,称这种做法对大脑损害的风险非常大。如果患者的大脑对植入物产生排斥,它也许可以让其他研究人员放弃寻求该技术的想法。
另外,植入的电极容易引发炎症和感染,结果,电极也会因此失去效用。唐纳休教授坚信,令瘫痪患者完全同其周围环境产生交互作用的唯一途径就是,通过植入患者大脑的电极。他说:“没有其它任何方法可以赋予你需要将噪音信号转化成患者所能使用东西的力量。”
其他一些研究人员更为野心勃勃。美国北卡罗来纳州杜克大学神经生物学家米格尔·尼克拉斯认为,帮助残疾人重新站起来的想法是可以实现的。尼克拉斯以吸一口果汁作为回报,教一只大脑中植入四线串列介面(microwire)的猴子在电脑屏幕上移动光标。他目前正在开发一种外骨骼,外骨骼能像电影《酷狗宝贝:神奇太空衣》中的太空衣那样穿上,不过,它拥有更强的控制力。
尼克拉斯还在研究“分享控制”技术,以克服植入大脑的传感器所引发的问题。这种传感器只能获取一小部分神经元放电。采用这一技术,机械臂能够受大脑发出的基本指令的控制,但这种活动要通过预先设置的智能程序进行优化和执行。尼克拉斯面临的挑战是如何研制出受更为复杂软件控制的更为先进的人体修复手术。
当然,这也只是万里长征的第一步,今后还有更长的路要走,还有许多障碍需要克服,例如,不同人对大脑植入物的不同反应,以及随着时间的推移,电极可能变得效率低下等等。脊髓严重受损的患者多为年轻人,这样一来,他们使用该技术的时间可能长达几十年。利用思维控制我们周围世界的想法过去只存在于科幻电影中。但如今,随着最新一代大脑植入物技术的迅速发展,曾经遥不可及的梦现已朝现实迈出了重要一步,梦想似乎距离我们越来越近了。
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