无论是《X 战警》里那个可操控人心的光头教授,还是《阿凡达》中瘫痪战士戴上某种设备就可意念操控人造阿凡达,或许,“意念控制” 一直以来都是人类最大的执念。
如今,“意念操控” 不再是导演的空想,科学家们找到了一条新的路径,通过脑机接口(BCI)技术读取大脑中的特定神经信号,建立感知和行动的相关连接,从而实现大脑的 “意念操作 ”。
脑机接口(BCI)是将人脑与机器连接的设备。将名为 “犹他电极阵列” 的微电极阵列植入到大脑运动皮层(大脑用于管理运动的神经部分),而这些被植入的微电极可以对大脑神经元进行检测,当被植入者在大脑意识中尝试移动手臂时,被监测的神经元所释放的大脑电信号,会由电线从颅内传送到 “解码器”,随后被转换成各种各样的系统,例如帮助被植入者移动光标或控制肢体等。
在 5 月 20 日《科学》杂志发表的一篇论文中,美国匹兹堡大学(niversity of Pittsburgh 又称 PITT)康复神经工程实验室的研究团队提到,通过增加对大脑触觉神经的刺激,可以使大脑更容易的控制机械手臂。在实验中,研究团队通过人工触觉来补充视觉,将机械手臂抓取和移动物品的中值时间从 20.9 秒减少至 10.2 秒,相比无刺激情况下,速度提升一半以上。
美国匹兹堡大学(PITT)物理医学与康复学系副教授,珍妮弗・科林格博士(Jennifer Collinger)博士说:“从某种意义上说,手部和肢体的触感反馈在日常生活和工作中非常重要,而当缺乏这种反馈时,人们(患者)的表现就会受到损害。”
内森・科普兰德(Nathan Copeland)是首个参与临床实验的人,一场车祸使他手臂患有残疾。通过测试运动微电极脑机接口(BCI),研究团队在他大脑中植入由贝莱德微系统公司(Blackrock Microsystems) 开发的四个微电极阵列(犹他州阵列) 。再增加微电极刺激大脑触觉反馈,参与者完成任务动作相比没有增加刺激的测试快了两倍。
内森・科普兰德(Nathan Copeland)表示,植入的微小电极阵列不仅在他的大脑运动皮层中,并且在他的体感皮层中,大脑中的体感皮层主要负责来自身体感觉区域的信号。该列阵不仅可以使他能够用自己的思想控制机械手臂,并且还能接收到触觉感觉的反馈,这与人的脊髓神经回路运作方式类似。“(手臂)没有感觉是(四肢受伤的患者)必须要习惯的,现在我已经非常熟悉产生的感觉(参与临床试验后),即使感觉不是(那么)自然的,感觉就像是压力和温和的刺痛,” 内森・科普兰德(Nathan Copeland)说。
美国匹兹堡大学(PITT)物理医学与康复学系副教授罗伯特・盖恩特(Robert Gaunt)博士对此说道:“即使恢复了有限且不完美的感觉,人们(参与者)的表现(体验)也得到了显着改善。在使感觉更逼真并将这种技术带入人们的家中,我们还有很长的路要走,但是我们越接近重建大脑的正常输入,我们的生活就会更好。”
是的,日常中当我们拿起一杯热茶或捧起一碗热汤时,我们可以感觉到手中的温度和重量,并据此调整握力,以免发生意外。手部和手臂健康的人可以通过自己的感觉和控制抬起或放下物体。但是,这对于操作假肢的患者来说,就变的不那么容易了,更不说用意念来控制的了。
毕竟大脑神经依旧是人类身体最复杂、脆弱的部分。这也是脑机接口久久没有普及的本质原因。早从七十年代开始,科学家们就一直在研究脑机接口,希望通过对大脑神经元的研究,人们能用意识操控假肢,其目的就是为了帮助那些瘫痪或截肢患者,由大脑控制的神经假肢,这在很大程度上可以改善患者的运动功能及需求。
在本项研究中,首次提及通过使用微小电脉冲刺激大脑皮层的感觉区域,这可以帮助因脊髓受伤导致四肢失去感觉的患者更好更灵活的操控机械手臂,研究团队还以此往大脑传输触感反馈的功能。
理论上,当大脑神经元与脑机接口可以完美连接,并能尽情发挥意念控制假肢时,人类将不用动手,甚至不用说话,只需通过自己的大脑的意念便能自如的操控任何外来物品的移动。“未来人类意识能无线连接并控制任何物联网设备。” 这是美国华盛顿大学神经技术中心副主任 Rajesh Rao 对脑机接口(BCI)未来发展的判断。
原文标题:匹兹堡大学增强对大脑神经刺激,唤起人工触觉,实现 “意念控制” 假肢
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发表于 09-25 17:29
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航行与量子科学之外,科学发展的第三条路。 而在多种多样的脑科学研究中,“操纵大脑”可以说是一个核心命题。这个方向中发展出的最核心科研方向,就是我们熟悉的脑机接口。 但是,除了脑机接口之外,操纵大脑就没有其他
发表于 10-25 19:52
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“ 近日,美国斯坦福大学发布本年度全球前2%顶尖科学家榜单,中国联通下辖联通数字科技有限公司首席AI科学家廉士国博士入选全球前2%顶尖科学家榜单。 ” 据了解,美国斯坦福大学全球前2
发表于 11-07 16:18
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解析神经电活动是大脑功能解析的核心,光遗传学与电生理记录的结合使得神经界面与神经环路之间实现了高精度的双向交互作用。能够同时实现光刺激和脑电信号记录的多功能神经探针,是脑科学和脑疾病领域的一个重要
发表于 11-18 09:13
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脑机接口(brain-machine interface,BMI) 医学上的解释是指不依赖常规的脊髓/外周神经肌肉系统,在脑与外部环境之间建立-种新型的信息交流与控制通道,实现脑与外部设备之间的直接交互。
发表于 12-06 15:29
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蓝海大脑认为,经过数十年的科学探索与技术论证,脑机接口已从科幻成为科学,并处于从科学研究到产业落地的关键时期。就目前的发展情况,在今后一段时间,脑机接口的基础学科研究和应用落地都将得到长足发展,从而有望促进脑
发表于 12-08 19:00
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马斯克创办的脑机接口公司Neuralink发布的视频中,一只猴子用它的大脑意念玩游戏。针对这项研究,马斯克表示,Neuralink的设备将可以让瘫痪患者用意念玩手机
发表于 01-29 14:47
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马斯克宣布他的脑机接口公司neuralink设计的大脑芯片接口将在今年进行人体试验,脑机接口市场有多大?
发表于 01-30 11:07
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本质上,脑机接口利用神经活动作为控制信号, 实现人脑与外界(计算机或其他外部装置)的直接通信。而神经活动的信号包括电信号、磁信号和血流变化及代谢信息。
发表于 02-08 11:24
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脑机接口(BCI)是解码大脑信号并将其传输到外部设备以执行所需操作的技术。目前,脑机接口正被用于患有严重神经肌肉疾病的患者身上,以提供对瘫痪、神经系统疾病、创伤后应激障碍、脑外伤等疾病的治疗或缓解
发表于 02-13 14:23
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使用神经信号来操作数字设备。 Precision公司由马斯克脑机接口公司Neuralink的另外两名联合创始人Michael Mager和Benjamin Rapoport共同创立。据该公司介绍
发表于 02-20 00:57
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你有没有想过,科学家是如何通过激光来识别不同的分子和材料的?答案在于一种叫做拉曼散射的现象,这种现象揭示了物质独特的振动指纹。
发表于 03-08 13:43
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脑机接口技术,又称脑机融合感知技术,是以计算机、电极、芯片等外部装置设备代替神经、肌肉等常规中介来实现大脑与外界信息交互的新型通信控制技术,是一种颠覆传统人机交互的新型技术。脑机接口技术融合了脑科学
发表于 04-04 16:03
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