STM:猴子借助“意念”控制虚拟手臂 脑电极助脊髓损者恢运感

旅行家

作者：Miguel Nicolelis 来源：STM

发布时间：2013-11-22 14:23:32

猴子借助“意念”控制虚拟手臂



两只猴子学习如何用虚拟手臂向目标移动。

图片来源：杜克大学神经工程学中心

大多数人能毫不犹豫地伸出双臂拥抱朋友或推动手推车，人类四肢和大脑指令的配合是如此完美。而对于设计由大脑控制的假肢的研究人员来说，这种协调的臂部动作是一项艰难的技术挑战。一项新研究显示，一个脑-机界面（BMI）可以通过对运动的可视化而帮助猴子移动两只虚拟手臂。科学家表示，该研究有助研发可帮助脊髓损伤患者恢复运动与感觉的BMI。

BMI的目标是绕过脊髓而重新获得对肢体动作的控制。到目前为止，BMI的成功只限于移动人体的某个单一部分，诸如一只手或一只手臂。该论文作者、美国杜克大学神经科学家Miguel Nicolelis说：“即使最简单的动作，你也必须同时使用手臂和手完成。”

Nicolelis及其同事创建的BMI用来自猴子的脑部记录同时控制两个虚拟手臂。在实验中，研究人员对一只雌猴和一只雄猴的500个神经元进行记录。在实验开始前，这两只猴子的左右脑半球都被植入电极。两只猴子的任务是：在电脑显示器上控制两条虚拟手臂的移动。为了得到果汁的奖励，它们必须将两只虚拟化的手同时放置在圆形目标上，并维持在这个位置上100毫秒。

研究人员发现，在经过几周的训练后，这些虚拟的手臂像猴子自己的手那样被“同化”到猴子的脑内。在超过75%的时间里，猴子都能完成任务。研究人员将该结果发表于近日出版的《科学—转化医学》上。

Nicolelis说，随着时间的推移，两只猴子的表现越来越好，它们的神经元放电模式也发生了变化，这意味着猴子的大脑已经逐渐适应BMI设备。这可能是因为，猴子开始意识到这些虚拟化的手臂是自己身体的一部分。

宾夕法尼亚州匹兹堡大学神经生物学家Andrew Schwartz认可这项新研究的重要意义，但他认为，科学家还可以做得更好。Schwartz指出，虽然猴子需要完成的任务非常简单，但总体成功率只有45%。“我期待更高效的表现、更高的成功率和更逼真的自然运动。”（段融）

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《科学—转化医学》发表论文摘要（英文）:

http://stm.sciencemag.org/content/5/210/210ps15.abstract