作者:Miguel Nicolelis 来源:STM 发布时间:2013-11-22 14:23:32
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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。”(来源:中国科学报 段融)
 
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