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。