這不是科幻大片,這是過去一年「腦機介面」領域的重磅突破
2016年,相比火爆到不行的人工智慧、VR、AR,腦機介面(Brain-Computer Interface,BCI)技術稍顯冷門。畢竟一提起「腦機介面」,很多人先是黑人問號臉,接著認為「這項技術太科幻了,離進入日常生活還遠著呢」。
然而,在已經過去的2016年,腦機介面領域的進展給我們帶來了太多驚喜。
殘疾多年的患者利用腦機介面和VR技術重新行走
一隻猴子利用腦機介面技術在一分鐘內敲打出莎士比亞的經典台詞「To be or not to be. That is the question」
荷蘭一名漸凍症女病人將腦機介面技術從實驗室帶入了家庭環境中,無需任何協助下實現了與他人進行思想交流
完全癱瘓的男子利用腦機介面控制機械假肢和奧巴馬握了個手
世界第一屆Cybathlon半機械人運動會在瑞士蘇黎世順利召開
不僅如此,腦機介面技術同樣適用於身體健康的普通人,它擁有著難以想像的消費級市場前景,而這一切在2016年有所顯現。
美國明尼蘇達大學研究者採用無創腦機介面技術讓普通人利用「意念」控制飛行器飛行
一家kernel的公司希望利用腦機介面技術實現人工智慧更高級形態--HI(Human intelligence),以達到幫助人類獲得更好的記憶力乃至治療阿爾茨海默氏症的目的
從加利福尼亞大學分離出的公司SuitX推出了面對消費者的仿生外骨骼,希望減少體力勞動者肌肉損傷
VR+外骨骼+腦機介面,癱瘓多年的殘疾人重新行走!
還記得2014年巴西世界盃開幕式上神奇的「開球」嗎?一名叫諾平托的下肢癱瘓青年利用腦機介面技術僅靠「意識」的力量驅動仿生外骨骼,為巴西世界盃進行了最特別的「開球」。這個「奇蹟」是由腦機介面領域的大牛Miguel Nicolelis領導的「再次行走計劃」(Walk Again Project)的成果之一。
2016年8月11日,「再次行走計劃」的研究成果在Nature子刊《科學報告》【1】刊登了最新的研究成果:8名癱瘓多年的脊髓損傷患者,通過不斷訓練,借用腦機介面控制仿生外骨骼,利用VR技術解決觸覺的反饋問題,他們的下肢的肌肉功能和感知功能得到部分恢復。
本次研究中,有一些患者在接受7個月的訓練之後,就開始發生一些變化。一年之後,有4名患者下肢的感知能力和肌肉控制能力發生了顯著變化,以至於醫生把診斷結果從一年前的「完全癱瘓」改成「部分癱瘓」。其中一名癱瘓13年的32歲女患者,發生在她身上的變化可以用「戲劇性」來形容。在接受訓練之前,即使給她提供支持工具,她也沒辦法站起來;在接受完整的訓練之後,在支持工具和醫師的幫助下,她竟然可以行走。到13個月的時候,在安全帶的支撐下,她就可以自主地移動雙腿。
Nicolelis認為,「大部分癱瘓患者的部分脊髓神經是完好的,由於與大腦之間信號中斷,那些神經就靜靜地躺在那裡,通過腦機介面和外骨骼可以重新激活這些『沉睡』的神經。即使只有一小部分神經保持完好無損,通過這種訓練,也可以使患者機體的部分功能得以恢復。」
憑藉腦機介面,猴子不僅能靠「意念」敲出莎士比亞的台詞,癱瘓獼猴還能再次行走
2016年,幾隻猴子再次成為腦機介面領域的標杆性事件。9月份,斯坦福大學神經修復植入體實驗室的研究者們往兩隻猴子大腦內植入了腦機介面,通過訓練,其中一隻猴子創造了新的大腦控制打字的記錄--1分鐘內打出了12個單詞,即莎士比亞的經典台詞「To be or not to be. That is the question」。這項技術希望用於幫助包括處於肌萎縮脊髓側索硬化症(ALS)晚期的病人的日常交流。
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11月份,Nature雜誌上發表了一項來自於瑞士、德國、義大利、法國、中國、英國和美國的聯合研究。該研究小組隊開發的一種腦機介面--它可以通過再現來自大腦的信號記錄刺激腿部的電極,使脊髓損傷的獼猴能再無需藉助任何外骨骼的幫助下重新行走。
研究小組首先繪製跑步機上行走的健康獼猴的電信號是如何從大腦發送到腿部肌肉的。然後在脊髓切斷的獼猴身上再現這些信號。他們將微電極陣列植入於癱瘓的獼猴的大腦中,獲取並解碼與腿部運動相關的信號。這些信號被發送到位於低位脊柱的電脈衝發生裝置,從而觸發獼猴腿部肌肉運動,使癱瘓的獼猴再次行走。
荷蘭一名患ALS女病人將腦機介面技術從實驗室帶入了家庭環境中,實現了與他人的思想交流
9月份一隻猴子剛剛利用腦機介面敲出了莎士比亞的經典台詞,11月份,荷蘭一名肌萎縮側索硬化(ALS)的閉鎖綜合征女患者de Bruijne將腦機介面技術從實驗室帶入了家庭環境中,無需醫療人員協助也能與他人進行思想交流。腦機介面植入28周後,de Bruijne已經能夠準確和獨立地控制一個計算機打字程序了,差不多一分鐘可以打出 2 個字母,準確率達到95%。
完全癱瘓的男子利用腦機介面控制機械假肢和奧巴馬握了個手
10月13日,Nathan Copeland,一名癱瘓男子利用意念控制的機械手臂和美國總統奧巴馬「握手」,此舉在醫學研究上具有重大意義,這意味著完全癱瘓病人首次恢復了知覺。
「他擁有令人驚訝的準確度」,奧巴馬說,「當我和機械假肢握手時,它同時給Copeland的大腦發送信號,因此Copeland能感覺到我在觸碰或移動他的手臂。」奧巴馬對匹茲堡大學的研究者表示祝賀,稱其這項技術「令人震驚」。
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