劉姑娘心里剛想到出“剪刀”，機(jī)械手馬上讀懂了她的心思，幾乎同時出了“剪刀”。

　　你知道“冰桶挑戰(zhàn)”嗎？這是健康領(lǐng)域最近最熱門的話題之一。美國科技界大佬、運(yùn)動員紛紛應(yīng)戰(zhàn)，甚至我們身邊也有人自發(fā)加入。

　　冰桶挑戰(zhàn)賽全稱為“ALS冰桶挑戰(zhàn)賽”(ALS Ice Bucket Challenge)，參與者在網(wǎng)絡(luò)上發(fā)布自己被冰水澆遍全身的視頻內(nèi)容，并可以邀請其他人來參與這一挑戰(zhàn)。活動規(guī)定，被邀請者要么在24小時內(nèi)接受挑戰(zhàn)，要么為對抗肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥捐出100美元。活動旨在讓更多人知道這種被稱為“漸凍人”的罕見疾病，同時達(dá)到募款研究治療疾病的目的。不過許多人對這一活動的環(huán)保性(浪費(fèi)水)及效果持保留意見。

　　不過昨天，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬第二醫(yī)院神經(jīng)外科和浙江大學(xué)求是高等研究院聯(lián)合公布的最新研究成果，可能會實(shí)實(shí)在在地幫到這些漸凍人。

　　這項(xiàng)研究成果名為“腦機(jī)接口臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化”，項(xiàng)目主要負(fù)責(zé)人之一、浙江大學(xué)求是高等研究院鄭筱祥教授說，“世界上最著名的漸凍人、寫出《時間簡史》的物理學(xué)家、宇宙學(xué)家史蒂芬·威廉·霍金如果用上我們這項(xiàng)技術(shù)，那么他腦子里想到什么，外在的機(jī)械手和機(jī)械腳就能幫他做到他想做的事。”

　　劉姑娘與機(jī)械手玩“石頭、剪刀、布”

　　10盤輸了9盤

　　它怎么會知道我的心思？

　　昨天，這項(xiàng)研究技術(shù)的另一位主要負(fù)責(zé)人、浙醫(yī)二院神經(jīng)外科主任張建民教授播放了一段實(shí)驗(yàn)視頻。

　　畫面中，26歲的劉姑娘躺在病床上，頭上包著厚厚的紗布。紗布下，露出許多條導(dǎo)線，導(dǎo)線連著電腦。

　　視頻當(dāng)中，劉姑娘面對電腦,伸出左手。電腦屏幕上輪流放映著幾種手勢：握緊拳頭、攤開五指。

　　剪刀手，就是大家經(jīng)常玩的“石頭、剪刀、布”游戲中的手勢。

　　當(dāng)屏幕上顯示拳頭時，劉姑娘跟著出“石頭”；顯示手掌時，劉姑娘跟著出“布”。做了四十組動作后，醫(yī)生在劉姑娘身邊的桌上放上一只機(jī)械手，機(jī)械手也有導(dǎo)線連著電腦。

　　醫(yī)生讓劉姑娘繼續(xù)出“石頭、剪刀、布”，有趣的事情發(fā)生了，劉姑娘出石頭，機(jī)械手幾乎同時也出了石頭。劉姑娘笑了，“它怎么知道我的心思？”

　　她加快速度，機(jī)械手也快起來，兩只手幾乎同步。

　　醫(yī)生說，“等會兒，讓它和你玩真正的石頭剪刀布游戲。”劉姑娘不相信，“它真能知道我的心思，還能跟我猜拳？”

　　醫(yī)生再一次調(diào)試了機(jī)械手和電腦。第一輪，劉姑娘出“剪刀”，機(jī)械手愣了一會兒后握緊拳頭出了“石頭”。第二輪，劉姑娘出“石頭”，機(jī)械手出“布”。劉姑娘加快速度，機(jī)械手始終不緊不慢地跟著。十輪下來，機(jī)械手竟然贏了9回，連平局都沒有。

　　劉姑娘笑瞇瞇地說，“它是機(jī)器，我是人腦，人腦總有算不對的地方，肯定是電腦厲害。”張建民教授也笑了，“其實(shí)，機(jī)械手的動作也由你決定，并不是電腦。”劉姑娘表示不明白。

　　在腦袋中植入一個能“讀心”的電極

　　你腦子一轉(zhuǎn)，它就知道你在想什么

　　機(jī)械手是怎么知道劉姑娘的心思的？

　　鄭筱祥教授說，電影《阿凡達(dá)》中有一個橋段：潘多拉星上，下身癱瘓的前海軍戰(zhàn)士杰克·薩利躺在密封艙中，頭上戴著復(fù)雜設(shè)備，利用意念操控人造的混血阿凡達(dá)。浙醫(yī)二院神經(jīng)外科和浙大求是高等研究院共同研究的“腦機(jī)接口臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化”技術(shù)，把電影幻想變成了現(xiàn)實(shí)。

　　這次參與研究的劉姑娘是一位復(fù)雜性難治性癲癇患者，七八歲就有這個病了。因?yàn)檫@個病，讀書、工作都很麻煩，她也不敢出門。

　　浙醫(yī)二院神經(jīng)外科的專家在劉姑娘顱內(nèi)埋下一塊電極，電極4厘米×8厘米大小，覆蓋在大腦表面的運(yùn)動感覺區(qū)，持續(xù)監(jiān)測腦電活動，以明確癲癇灶部位，為接下來的手術(shù)切除作準(zhǔn)備。在不影響劉姑娘病情的情況下，研究者將監(jiān)測到的腦電波分出一路，連接到腦電信號分析儀。

　　腦電信號經(jīng)解碼處理后再輸入到機(jī)械手，控制機(jī)械手手指活動。也就是說，劉姑娘腦子里怎么想，就能反應(yīng)到機(jī)械手的手指上。同樣，捕捉她想做出的手勢的腦電波，機(jī)械手就能第一時間知道她會出什么手勢。

　　“所以實(shí)驗(yàn)的第一階段，機(jī)械手可以同時和劉姑娘做同樣的動作，等到電腦處理腦電波足夠精確，機(jī)械手就能預(yù)判劉姑娘接下來會做什么動作。比如，劉姑娘想，這回我要出剪刀，電腦監(jiān)測到她打算出剪刀的腦電波，然后發(fā)出指令，讓機(jī)械手出能贏剪刀的石頭。知己知彼，機(jī)械手以比較大的概率贏了劉姑娘。”鄭筱祥教授說。

　　試驗(yàn)中，機(jī)械手和劉姑娘出一樣的手勢，準(zhǔn)確率在80%左右；玩石頭、剪刀、布游戲，機(jī)械手的勝率也在80%左右。

　　“再說得細(xì)一些，大腦用意念控制人體，和我們在試驗(yàn)中用腦電波控制機(jī)械手，原理是一樣的。”鄭筱祥教授說。

　　大腦如何控制人體？人腦皮層是人類最高級神經(jīng)功能活動的區(qū)塊，當(dāng)人腦產(chǎn)生做某一動作的想法時，這種想法以電傳導(dǎo)的方式在特定神經(jīng)元細(xì)胞之間傳導(dǎo)，并在運(yùn)動區(qū)神經(jīng)元形成最終的動作信號，通過神經(jīng)纖維傳導(dǎo)至手、腳等產(chǎn)生動作的肌肉，完成動作。

　　因此，所謂的意念是指人腦產(chǎn)生做某種動作的神經(jīng)電信號，并借助大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的傳輸，指導(dǎo)肌肉完成相應(yīng)的動作。

　　腦電波又是什么呢？相關(guān)的科學(xué)研究已經(jīng)超過半個世紀(jì)，通俗地說，就是人類做各種生理活動時大腦同步發(fā)放的腦電信號。

　　腦電波會隨著人體的活動和情緒而變化，人在興奮、緊張、昏迷等不同狀態(tài)之下，腦電波的頻率會有明顯的不同，所以翻譯腦電波，就能知道大腦想要人體做什么。

　　“我們這次研究的腦機(jī)接口臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化技術(shù)，簡單說就是大腦與外部設(shè)備之間建立的神經(jīng)信息交流與控制通道，從而可以實(shí)現(xiàn)大腦與外部設(shè)備的直接交互，把大腦原來要作用在人體上的電信號，傳遞到外部設(shè)備上，讓外部設(shè)備做和人體一樣的動作。”鄭筱祥教授說。

　　研究的目的是讓漸凍人解凍

　　讓癱瘓病人做到他們想做的事情

　　“這項(xiàng)技術(shù)的原理，其實(shí)早已利用于臨床。”張建民教授說。

　　比如“人工耳蝸”，通過對功能完整的聽神經(jīng)施加電脈沖刺激，使重度失聰?shù)幕颊弋a(chǎn)生一定的聲音知覺。這種相對簡單的腦機(jī)接口模式可以將外部聲音刺激與人腦中與聽覺相關(guān)的神經(jīng)電活動直接關(guān)聯(lián)，重建人體聽覺功能。

　　上世紀(jì)90年代中期以來，國際頂尖科學(xué)團(tuán)隊(duì)都在致力于腦機(jī)接口的研究。浙醫(yī)二院神經(jīng)外科與浙大求是高等研究院緊跟國際前沿發(fā)展步伐，完成了大鼠意念壓桿、猴子意念取食等前期動物實(shí)驗(yàn)。

　　2012年，浙醫(yī)二院和浙大求是研究院用一只猴子做實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)中，猴子可以用意念控制機(jī)械手做“抓、握、鉤、捏”的手勢。

　　張建民教授說，希望通過腦機(jī)接口這一新技術(shù)，實(shí)現(xiàn)人腦對外部機(jī)械(如機(jī)械臂、機(jī)械手)的有效控制。“這一研究可在一定程度上幫助那些自身活動能力受限的人，比如漸凍人、癱瘓的人，中風(fēng)后神經(jīng)損傷的人等，讓機(jī)械手代替他們原來的手。”

　　當(dāng)然，目前這項(xiàng)研究還只處于初級階段。如果這項(xiàng)技術(shù)研究成熟并能應(yīng)用于臨床，患有肌肉萎縮性側(cè)索硬化癥的“漸凍人”物理學(xué)家、宇宙學(xué)家史蒂芬·威廉·霍金就能用腦子控制外部設(shè)備，幫他寫字、說話、走路，寫下更多著作。

　　目前，霍金利用眼球的上、下、左、右移動發(fā)出指令，通過電腦語言合成器，發(fā)出“電腦聲”。十幾年前的霍金每分鐘能講出15個英語單詞，如今臉部肌肉惡性萎縮，每分鐘只能講出一個英語單詞。等到眼部肌肉全部萎縮，他全身沒有可以活動的地方，真正凍住了，就只能依靠腦電波來發(fā)出指令。

　　另外，“腦機(jī)接口臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化”技術(shù)還能用來治療癲癇。

　　目前癲癇患者的診治中比較困難的環(huán)節(jié)是準(zhǔn)確定位癲癇灶。目前很多癲癇灶在大腦中的定位依靠傳統(tǒng)的腦電圖(EEG)及臨床癥狀學(xué)、影像學(xué)，還沒辦法做到精準(zhǔn)判斷。通過將電極片埋在大腦皮層表面，就能幫助醫(yī)生準(zhǔn)確判定癲癇灶的發(fā)作部位，手術(shù)切除病灶，就能治愈。

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