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“阿凡达”成真 专家对两猴子实现异体控制

2014-02-20 10:03 来源:ynet.com 大字体 小字体 扫码带走
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“科幻为科学技术的创新创造蓝本。”网友“医学插画师阿杜”留言评价道。据科学杂志《自然—通讯》于2月18日刊登的一篇论文显示,美国的科研人员首次在猴子身上实现了“阿凡达式”的异体操控。

受电影《阿凡达》启发

  《阿凡达》是2009年的一部著名科幻电影,故事发生在2154年,主人公是一个双腿瘫痪的前海军陆战队员,被派遣去潘多拉星球。在这个星球上,地球人克隆了适合在其土壤上生存的通体蓝色的“阿凡达”,让主人公的意识进驻其中,他的大脑被连接在计算机上,控制着作为人类在这个星球上自由活动的化身的“阿凡达”外出活动。

  “科幻为科学技术的创新创造蓝本。”网友“医学插画师阿杜”留言评价道。据科学杂志《自然—通讯》于2月18日刊登的一篇论文显示,美国的科研人员首次在猴子身上实现了“阿凡达式”的异体操控。

  这一研究的作者齐夫·威廉姆斯是哈佛医学院的一名神经外科医生及神经学家,在接受科学杂志采访时,他承认自己是受到电影《阿凡达》的启发。他和他的两名同事在实验中使用了两只猴子,一只作为“主体”,另一只作为被控制的“阿凡达”。

  在“主体”大脑中植入芯片,再通过计算机进行记录和解码,研究人员发现,“主体”猴子能够成功控制“阿凡达”用操纵杆完成控制屏幕上光标移动的动作。

  主体可借“阿凡达”移动光标

  该论文显示,“主体”猴子的大脑中植有芯片,对脑中100个神经元的电活动进行监控,记录并解码它支配身体动作时的大脑活动,被控制的猴子“阿凡达”的脊髓中则植入了36个电极,用来刺激肢体活动。

  具体来说,通过计算机可以对“主体”猴子的大脑活动进行解码,记录主体要做什么,然后这些信号会传递给“阿凡达”的脊髓和肌肉中的装置,通过电极对“阿凡达”进行刺激。

  实验结果表明,“主体”猴子可以通过“阿凡达”的手移动光标。在实验中,“阿凡达”猴子服用了镇静剂,以便被“主体”控制,如果它成功按照“主体”意愿移动了光标,还会得到一杯果汁作为奖励。

  控制躯干中的每一块肌肉去做想让它做的动作是非常难的,研究者索性将这一问题简单化,“通过专注于动作的目标是否达到,而不是某些肌肉和关节”。不过,最终研究人员发现,“阿凡达”的任务成功率高达98%。

  将助瘫痪病人实现“行动”

  技术进步是好事,“但是有些技术落到恐怖分子手里边,地球估计就完了”,有网友在社交媒体上对此评价道。像电影中一样控制克隆人也不具有现实意义,毕竟克隆人的伦理问题也早就抛给了地球人去思考。

  不过,威廉姆斯在回答这篇论文的目的和意义时指出,这篇研究的根本价值在于帮助瘫痪的人能够通过这种方式实现“行动”的梦想,而且,不是控制他人实现行动,而是控制自己。

  目前,导致人瘫痪或运动能力受损的原因就是脊髓损伤,阻碍了大脑向主体传递指令信息。威廉姆斯说:“瘫痪的病人由于神经或者脊椎受损而无法行动,这也是当下外科的一大难题。”

  威廉姆斯表示,他们希望最终能够让病人控制自己的肢体。“我们需要为病人的受损脊髓人为地建立一个具有功能的支路,分别在大脑和受损的脊髓中植入两个装置,一个是芯片,用来记录和反映大脑的意愿,另外一个装置用来刺激肢体活动,最后,再把两个装置连接起来。”威廉姆斯解释道。

  “目前,这只是一个概念验证,”威廉姆斯说,“原理上可行,但如果应用于医疗,我们还需要进一步验证,毕竟人和猴子有很大差异。”本版文/本报记者 岳菲菲

  我国曾用人工控制信号实现两只蟾蜍互感互动

  我国科学家也一直在进行异体控制方面的探索。据新华社报道,2010年1月28日,利用微电子神经桥和互联网技术,南京和北京之间实现两只蟾蜍互感互动。

  当时来自东南大学、南通大学、中国康复研究中心等科研单位的学者,组成南京和北京两个小组。在一只坐骨神经已与微电子神经桥发射端连接的蟾蜍脚趾上,北京实验小组给蟾蜍一个刺激,使蟾蜍腿产生缩腿动作。微电子系统将此神经信号放大处理后通过3G无线互联网传送到南京,南京的实验小组将北京蟾蜍的坐骨神经信号接收、处理,刺激本地蟾蜍的坐骨神经。这时,南京的蟾蜍做出和北京蟾蜍相似的缩腿动作。反过来,南京的实验蟾蜍缩腿时,其坐骨神经上的神经信号传送到北京后也控制北京的实验蟾蜍产生类似缩腿动作。两地的实验得到了相同的结果,从而,验证了千里之外两只蟾蜍可以实现互感互动的科学设想。

  由于当时人们还不能解读肢体运动的神经编码,所以上述实验室是利用人工控制的信号产生肢体运动,与正常人肢体运动的自由度与和谐度相去甚远。负责这一项目的王志功教授当时表示,根据本次实验结果推想的方案,未来可以通过“微电子神经桥”和无线传输技术,将健康人肢体运动相关的神经信号与瘫痪病人的运动控制神经系统联系起来,从而使瘫痪病人的肢体在健康人动作相关神经信号的控制下,完成类似的和谐动作,达到康复锻炼的目的。也可以将在千里之外的机器人的信息系统通过“微电子神经桥”和无线传输系统与本地人的神经系统联系起来,使异地的机器人在本地人动作相关神经信号的控制下,完成类似的高难动作。四年之后的今天,美国科学家在上述领域已经迈出了关键一步。

 

 


责任编辑:毛慧文
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