研制能够由大脑控制的机器的工作2004年8月中旬又向现实迈进了一步。研究人员已经成功地训练让猴子运用“思想”来控制光标在电脑屏幕上的运动从而展现它们的喜好和目标。人们希望这种技术将导致能够显示由于患上脑瘫不能通过语言或者手势进行正常交流的人的思想的设备的诞生。这种技术还可以帮助开发能够由大脑独立操纵的假肢和机器人。
进一步识别了大脑的意图
过去几年中,研究人员已经开发出了能够识别大脑所发出的运动信号并将其转化为实际动作的集成芯片。植入这种装置的猴子被训练在显示器上移动光标。这种装置能够翻译负责指挥身体运动的大脑运动神经皮层发出的信号。
但是现在,美国加利福尼亚技术研究所的理查德·安德森、帕萨德纳以及他们的同事已经破译了发自大脑的另一个的区域――顶骨皮层所发出的信号,这个皮层是大脑用于计划人类的行为的区域。他们的研究成果发表在《科学》杂志上。
“这种是‘我要把我的手移到右边’和‘我要伸手拿杯水’的区别。”安德森解释道。理论上来说,连接到顶骨皮层区域的装置可以暴露人们的倾向和欲望。
预测猴子的想法
在三只猴子的大脑顶骨皮层植入电线,让它们看电脑屏幕上的一个闪光点。在计划一秒钟后,触摸到闪光点位置的猴子将得到果汁作为奖励。
安德森的小组记录下猴子思考阶段中神经活动,并识别出与计划的动作相关的特定的电流信号。然后,他们使用计算机强大的运算功能识别出这些信号,把它们转化成在屏幕上光标的运动。一天之内,猴子们就学会了思考能够获得奖励的计划――当光标接触闪光点之后,他们就停止触摸电脑屏幕。
接着,研究小组将任务稍作改变,引入多种奖励的形式、规模和频率。研究员们发现,他们能够预测每一只猴子对任务进行思考所期待的的回报。
“这是一个激动人心的研究,”马萨诸塞州福克斯区Cyberkinetics组织的首席科学家约翰·多纳戈说。他正在开发应用于人类的类似技术。“他们甚至能在猴子做事之前知道它们将做什么。”
给老板一巴掌不会发生
Cyberkinetics最近得到了美国食品和药品管理局(FDA)的正式批准,将集成芯片植入5位四肢瘫痪的病人的运动神经皮层区域,让他们能够控制鼠标和使用电脑。结果如何将在明年知晓。
“将集成芯片植入顶骨皮层有可能引发意料不到的副作用,”多纳戈警告道。他指出,假设你本想同你的老板握手,但是在芯片的作用下,哪怕只有一瞬间,你想到要给他的脸一巴掌,那么这一巴掌就会真的发生。
但安德森相信,通过训练能够很快消除不必要的反应。理想的大脑芯片应该能够接入许多不同的大脑区域,通过发出运动指令共同协调计划的行为。
但是在攻克神经弥补术之前,仍然有些障碍需要克服。现在的芯片运行时间最多为一年,并且通过电线与电脑相连。下一代的芯片应该是无线的,并将能持续使用更长时间。