瑞士科学家研发出模拟肌肉运动控制的智能神经假体

来源：中国科技网-科技日报   发布者：张荐辕   日期：2015-04-02  

最近，瑞士洛桑联邦理工学院神经科学家从自然的肌肉运动控制中获得灵感，设计出多种新型假体设备，从脑控轮椅、远程监控机器人到先进的义肢，能更好地替代人体四肢功能。经过测试，用户能用这些神经假体完成多种任务。研究人员最近在美国旧金山召开的认知神经科学协会（CNS）大会上宣布了最新成果。 这些神经假体设备由“脑—机接口”（BCIs）控制，能破解大脑信号，确定用户想采取什么行动，然后通过先进机器人技术执行脊髓编制的运动。“脑—机接口控制的义肢和机器人是智能的，能理解许多低级命令，无需经过指挥中枢译码。”研究人员何塞·德尔·米兰说，他们成功的关键是共享控制的理念——利用机器人的感知能力，理解用户在环境中的命令。它们能自动工作。这一功能也反映了在许多日常行为中，我们的深脑区、脊髓和肌肉骨骼系统是协同合作的，让我们在集中注意力做其它事情时，身体也能做简单的工作。 据物理学家组织网3月31日（北京时间）报道，研究人员在有运动障碍的人身上测试了多种脑控设备。设备由志愿者个人操作，自行调整脑电活动（EEGs）发送命令，完成多种任务，从写字到运动转向，达到和健康人群类似的水平。 脑—机接口能处理用户的意图和决策。这些主要来自大脑皮层，但技能性运动很多是在脑干和脊髓处理的。通过设计控制低级运动的智能设备，与来自脑—机接口的高级脑活动相配合，让神经假体更接近自然的肌肉控制。“我们的目标是与神经假体互动，就像人们控制自己肌肉那样，用完全一样的神经信号和原理，让它们就像我们的新身体一样。”米兰说。 研究人员指出，目前神经假肢还面临一些挑战，首先是找到除EEG以外的新的生理接口，能长期持久操作；其次提供丰富的感知反馈，这种感知反馈能提高用户对假体的拥有感。“第三个挑战是认知科学的核心问题之一：在神经假体的控制系统中，我们必须破解并整合用户的认知过程。这对意念互动是非常重要的。”米兰说，这些过程包括发现设备的错误、预测关键的决策点和终止注意力。 智能假体的一个例子是脑控轮椅，用户能长期安全可靠地驱动它，因为共享控制系统降低了认知工作量。该轮椅目前还在评估阶段，以确保它能在日常生活的环境里工作，为大量的残疾人服务。 总编辑圈点 人机互动发展到顶峰，电影《机器战警》里的主角就成真了。只要大脑没坏，钢铁之躯就如同小绵羊一样乖乖听话；而奥运会的规则就得加一条——不允许身体植入机器。如今，人造眼、人造耳、人造肌肉一个个都在逼近成功，很可能在我们有生之年就会见到人机合一的奇观。唯有大脑，因为太复杂还没法用机器拟真，也是保留“万物灵长”尊严的最后一个角落。

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