想得到,做得到--如何用思维完成运动

【字体: 时间:2002年03月18日 来源:

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    [生物通讯]研究人员将猴子大脑与计算机接线,让猴子用思维移动计算机屏幕上的箭头。通过演示猴子大脑是如何控制操作二维空间中的物体的,生物工程师们朝着为瘫痪病人设计出新的能够精细调节的设施的方向又向前迈进了一步。

    所谓的神经修复设施指的是旨在让脑细胞指导机械手或计算机的设备,但迄今研究还仅仅是集中于一维的运动上。配备上电极的大鼠能够学会不用爪子就能将杠杆举起放下。最近在猴子上进行的一项研究成功指导猴子完成了更为细致的运动,但猴子大脑的信号是被翻译成计算机程序,通过程序命令猴子移动其机械手。

    为了使猴子而不是计算机执行这样的运动,来自罗德岛Brown大学的神经科学家Mijail和他的同事首先教会猴子玩一个简单的计算机游戏:一个红点随机出现在计算机屏幕上,猴子用计算机的鼠标来击中这个红点。当鼠标箭头击中目标时,猴子就受到奖励,而红点就会消失,随机又重新出现在其它地方。

    训练猴子学会这个游戏之后,研究人员将每只猴子大脑的运动皮层中植入约100个电极。猴子玩游戏的时候,一台计算机就开始收集哪些神经元指导猴子的“手”指向不同方向的信息。计算机识别这些神经元之后,一名研究人员就在猴子无察觉的情况下轻轻打开一个开关,使得计算机能够通过猴子大脑中的电极指导鼠标箭头运动的方向。这样,猴子通过“思考”就能够将箭头放到目标上,而速度快得就如同它们直接用手操作一样。研究人员将有关研究结果发表在3月14日期的《自然》杂志上。令人惊讶的是,只有大约6到30个神经元控制着猴子手臂的运动。

    加州神经科学研究院的神经生理学家Andrew Schwartz评价说,这项研究显示了大脑是如何利用少量神经元控制复杂的运动的。“移动鼠标箭头的运动比早先控制的动物运动复杂多了,他们真的做得不错。”他说。

生物通摘译自SCIENCE NOW

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