Ben -想象一下，不能拿起杯子喝一杯，而是必须依靠别人来帮助完成这项最简单的任务。本周，一种大脑接口设备让瘫痪的中风患者14年来第一次可以自己喝酒，只需用她的思想控制机械手臂。布朗大学的约翰·多诺霍教授在杂志上报道了这项工作自然本周，他现在加入我们。约翰，非常感谢你来参加我们的节目。
约翰-嗯，谢谢你。我很高兴来到这里。
本:你想用这件作品来展示什么?
早在2006年，我们就在脊髓损伤的病人身上展示了他们能够控制电脑上的光标，打字或者玩电子游戏。但我们不知道瘫痪的人，就像我们研究的这两个中风的人，是否能够控制像机械臂这样复杂的东西。这一点非常重要，因为为了能够为自己做事，你必须能够伸手去抓东西;你的饮料或者你的晨间吐司。否则，你就完全依赖别人了。所以我们的测试是看人们是否能够控制这种复杂的东西。
Ben:那么，从控制屏幕上的光标到控制机械手臂，复杂性的增加是什么?是额外的维度，是你在三维空间而不是二维空间工作的事实?
约翰:嗯，甚至比这更重要，因为如果你想抓住什么东西，你必须张开和闭合你的手，你必须随时随地这样做。所以，我们面临的挑战是要求我们在大脑中收集的这一小群细胞不仅能够在三维空间中移动，也就是说，把你的手放在空间中的任何地方，而且能够在你想要的时候打开和关闭你的手。
本:植入技术到底是怎么工作的?
约翰:我们在大脑表面放置了一个小药丸大小的微型传感器，它有100个头发那么细的电极，这些电极就在大脑表面，它们可以接收到神经元发出的非常微弱的脉冲。脉冲被取出并转换成命令信号。所以这是一种大脑活动模式，它变成了运行机器人手臂的命令信号。
本:所以，这是一个计算机科学问题，也是一个神经科学问题，也是一个技术问题，因为你需要解释大脑中发生的事情，以便将其转化为可靠的信号?
约翰-事实上，是的。这是一个很好的例子，说明工程师、临床医生、神经科学家和计算机科学家，都有必要一起合作，共同解决采集大脑信号的问题，把它们转化为有意义的控制信号，通过计算机和机器人专家来运行，当然，我们和机器人专家一起工作，能够接收指令信号，让机器人手臂按照人的想法去做。
本，我知道你的一个病人实际上已经植入了这种植入物很长时间了人们一直担心的一件事是这种植入物要么会产生某种反应，可能是局部的炎症反应，要么它们就会起作用，或者随着时间的推移它们会破裂，不再有用。这似乎很好地证明了这些东西实际上是有寿命的。
约翰:这是非常令人鼓舞的，大脑中的植入物可以持续很长时间，但我们必须非常谨慎。目前只有一个人。我们已经研究了将近一年的其他几个反应堆，但我们担心材料可能会分解，我们开始看到肯定的证据，这是问题之一。
本-特别是，你的病人有脑干中风。所以他们基本上是与自己的身体隔离的。你认为同样的技术可以用于其他形式的瘫痪，比如脊髓损伤或大脑其他区域的中风吗?
约翰:基本上，像这样的中风对脑干造成的影响是切断了从大脑到脊髓并最终到达身体的电线或纤维通路。因此，对于任何一个大脑功能完好的人来说，这项技术都有可能发挥作用。因此，数以百万计的人患有各种形式的瘫痪——脊髓损伤，中风，脑干以外的其他部位的中风，以及像肌萎缩性脊髓侧索硬化症或卢伽雷氏症这样的疾病，在这些疾病中，脊髓与肌肉的联系死亡了，然后，从思考运动到实际运动的途径中断了，或者切断了大脑和身体的联系。
那我们能不能也使用大脑的其他部分呢?那么，我们是否可以让多个系统同时运行，比如一个控制机械臂，另一个控制轮椅?
约翰:有可能，就像我们的大脑有一部分控制我们的腿和手臂一样。当然，这一切都是协调在一起的，我们不能同时做太多的事情，否则我们可能会陷入麻烦。但当我们越来越多地了解大脑如何将思想转化为行动时，这是非常令人鼓舞的。我们知道有非常大的网络和许多领域涉及，所有这些都是潜在的候选人。我们可以利用信息流的早期部分来获得额外的手臂信号，或者我们可以去腿部区域，例如，控制轮椅，甚至是瘫痪者腿上的外骨骼，使他们的腿移动，这样他们就可以走路了。
本:能够控制机械臂显然是一件很棒的事情，但我们也看到过其他的研究，他们使用一种特殊的电子刺激来让肌肉运动。最终能不能用它来连接中风部位，连接间隙，重新连接肌肉和大脑的想法?我们能让人们再次控制自己的四肢吗?
约翰-是的，这是我们正在努力的。我们对让肌肉恢复活力很感兴趣这是凯斯韦斯特的亨特·佩克汉姆和鲍勃·基尔希的工作他们在体内植入了刺激器并将其连接到肌肉或神经。当刺激器关闭时，手臂收缩。他们已经植入了大约600人，他们可以站起来，或者在某种程度上移动他们的手臂，这是这项神奇技术的结果。所以我们正在与他们合作，尝试说，而不是用外部开关来控制它，所以现在的人会使用一个按钮，有人可以按下，或者在他们的肩膀上有一个开关，如果他们可以摆动他们的肩膀，他们就可以让他们的手张开或闭合。但是现在，想象一下我们可以连接Braingate，这个大脑传感器，接收大脑信号并将它们连接回这个刺激器，然后刺激器到达肌肉。所以我们应该用物理方法来修复受损的生物系统。
评论
添加注释