當真實的大腦在真實世界中運作時,這是一個雙向的過程。大腦運動皮層的電活動沿著脊髓向下傳遞到需要移動的身體部位;來自皮膚的觸覺同時透過脊髓傳遞到大腦的體感皮層。這兩個動作實際上是密不可分的:如果沒有腳底接觸地面的感覺,就很難正常行走;如果缺乏咖啡杯的觸覺,你的大腦就無法感知手指應該握多緊。到目前為止,幫助癱瘓患者移動假肢的嘗試只解決了我們與世界互動的一半。一項新的研究為擴充套件這種能力提供了希望。
由杜克大學醫學中心神經生物學教授米格爾·尼科萊利斯領導的科學家報告了首次演示,其中靈長類動物的大腦不僅移動了“虛擬身體”(計算機螢幕上的虛擬手),還接收了編碼虛擬物體觸感的電訊號——並且清晰到足以在紋理上區分物體。如果這項在《自然》雜誌上詳述的技術在人身上奏效,它將改變癱瘓患者的生活。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)尼科萊利斯說,他們不僅能夠行走和移動手臂和手,還能夠感覺到他們握住或觸控的物體的紋理,並感知他們行走的地面。
其他研究小組也在進行類似的進展。在匹茲堡大學,由安德魯·施瓦茨領導的神經科學家已經開始招募因脊髓損傷而癱瘓的患者進行類似的試驗,這將使他們能夠“感覺”到周圍的環境,這要歸功於體感皮層中的電極,這些電極接收來自機器人手臂的資訊。
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尼科萊利斯希望在2014年之前將他的研究成果轉化為現實,他計劃在他的祖國巴西舉行的世界盃開幕賽上展示首個“可穿戴機器人”。想象一下《鋼鐵俠》,一種全身、外骨骼式的假肢。它的介面將由神經植入物控制,這些植入物捕獲來自運動皮層的訊號,以移動腿、手、手指和所有其他部位。它將佈滿感測器,將有關外部世界的觸覺資訊傳遞到體感皮層。受到迄今為止進展的鼓舞,尼科萊利斯預測該裝置將及時準備就緒。“這是我們的登月計劃,”他說。