美国一名男子伊恩·伯克哈特(Ian Burkhart)在数年前因为脊椎损伤而瘫痪,使其无法控制且手臂无知觉。2014 年,他参与了巴特尔纪念研究所(Battelle)的 NeuroLife 计划,在大脑植入小型芯片作为界面,来接收大脑与脊椎间的沟通讯号,以此让伯克哈特能重新控制并让手臂有知觉。
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近年的研究显示,在脊椎损伤的情况下,大脑与脊椎间仍有部分的神经能进行讯号的传输,但由于讯号过于微弱,大脑无法对四肢进行控制也无法获得知觉。负责该计划的帕特里克·甘泽博士(Patrick Ganzer)认为,若能撷取这些微弱的讯号重新进行处理,将有机会重新连结大脑与损伤的脊椎。因此,研究团队在伯克哈特大脑植入米粒大小的芯片作为脑机界面(brain-computer interface),以此接受脑内运动皮质(motor cortex)的神经讯号。当脑机界面接受到讯号时,会将讯号传输到计算机,以特别编制的软件将控制手臂的讯号与知觉讯号分离。接着,控制手臂的讯号会传输到装置在伯克哈特前臂的电极;而知觉讯号则传输至上臂的振动带。
在经过一年的练习,伯克哈特开始能稍微移动手掌,甚至能玩吉他英雄(Guitar Hero)游戏。甘泽博士对此表示:玩游戏时大脑所需的分工复杂度很高,需要能同时听音乐、观察荧幕上的指示,并作出反应。
在实验室得到成果后,研究团队计划将此系统轻量化,改善智能在日常生活使用的程度。目前已成功将该系统缩小到一个家用录像系统盒的大小,让伯克哈特可以装置在轮椅上使用。而手臂上的电极也改良成衣袖模样,让使用者可以轻易取下和装上。
然而由于使用的脑机界面属于侵入式,需要以手术植入到患者的大脑,较难广泛用于四肢瘫痪的患者。虽然近年来非侵入式的脑机界面得到了许多研究上的关注,但该科技处于发展的早期阶段,仍需数年的时间才能发展成熟。