2011年10月21日 星期五

意念操控機械手臂 癱瘓運動員與女友握手

前冰球運動員提姆‧赫麥斯(Tim Hemmes)參與的一項試驗幫助他實現了夢想。在全身癱瘓七年後,赫麥斯第一次伸出手,握住了女友凱蒂(Katie)的手。當然,伸向他心愛的人的這隻手是裝在他的輪椅上的機械臂的手掌。但全身癱瘓的赫麥斯用意念控制著機械手臂完成了這個握手的動作。

 《每日郵報》報導,今年30歲的赫麥斯來自美國賓州,他在2004年的一場摩托車車禍中受傷。此後他全身癱瘓,頸部以下全無知覺。今年九月,他報名參加了一項用意念控制假肢的研究。赫麥斯與女友雙手相握的場面就是在匹茲堡大學為期一個月的試驗成果。
 試驗中,赫麥斯的「手」是一隻造價1億美金的仿真手臂。它是由五角大樓的研究機構DARPA為截肢者研製的。這回科學家們利用它來研究癱瘓病人是否能用意念來操控這種機械手臂。
赫麥斯首先經歷了一場兩個小時的手術,在他大腦運動皮層的表面植入了一個芯片,這個芯片的大小跟兩張郵票差不多。兩天後,當一台電腦與赫麥斯的大腦中的芯片相連時,電腦顯示屏上開始出現簡單的光標移動。第二週,開始試驗他能否控制DARPA手臂抓住一個球。
 剛開始,赫麥斯很難操控這個機械手臂往正确的方向移動。甚至在他腦子裡想著向後移動的時候,手臂卻往前伸出。在一旁觀察的科學家建議他集中注意力在肘關節上。在接下來的嘗試中,赫麥斯大腦操控的機械手臂觸到了球,並能伸出手指緊緊握住球。到了第四週,他不僅能前後移動手臂,還能讓機械手臂左右移動。
 據參加試驗的科學家介紹,當一個人想伸手抓東西的時候,大腦裡的神經元發生反應,然後通過脊髓傳輸命令--讓肩膀抬起手臂,肘部打開,手腕和五個手指伸展開。而且,只要你在腦子裡想像這個動作或者看到這樣的動作,腦子裡的神經元就會產生相似的反應。

因此,科學家們通過在大腦裡植入的芯片把這种腦電波記錄下來,直接傳送給機械手臂,而不再通過人體的脊髓來傳輸。這意味著可能有一天,像赫麥斯這樣全身癱瘓的人也能自己吃飯,轉動門把手或擁抱心愛的人。
在試驗的最後一天,赫麥斯的女朋友凱蒂說她想握住他的手。於是,他移動這個手臂伸向她,然後把手掌壓住凱蒂的手掌,但他不敢想讓手指彎曲,怕它們把凱蒂的手握得太緊。這是在車禍後,他第一次能主動伸手去碰她。
然後,赫麥斯腦子裡的芯片被取出,試驗結束。因為出於安全考慮,食品和藥物管理局(FDA)只批准了一個月的試驗期。

另外,杜克大學(Duke University)的一個研究小組也在進行這方面的研究。近期發表的報告稱,他們能再造「觸摸」的感覺。杜克大學的科學家們計劃創造一個機器人外骨骼,來幫助癱瘓者移動他們自己的身體。
赫麥斯深信,最終有一天人類能治愈癱瘓。他決心繼續參加這方面的試驗,希望有一天能恢复他的手臂的功能,能做更靈巧的動作。他說,他最大的目標是擁抱他八歲的女兒。

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