瘫痪少年“钢铁侠”，如何能够为世界杯开球？ _小知识

2014年巴西世界杯的开幕式，是大脑控制外骨骼研究的一个绝佳的实验场地，残疾少年将身披接驳进大脑的机械外甲，开出这一全球盛宴的第一脚球。
《环球科学》连线“绿荫场钢铁侠”缔造者、杜克大学医学院神经科学教授米格尔·尼科莱利斯（Miguel Nicolelis），为你讲述“脑-机接口机械战甲”的研发之路。

注：相关揭秘视频，请点击http://www.huanqiukexue.com/html/newqqkj/newsm/2014/0612/24475.html

2014年巴西世界杯的首场比赛，吸引全世界数十亿观众目光的，绝对不只是巴西队的进球和罚下对手的红牌。这一天，我所在的美国杜克大学的实验室——专门研制用脑电波控制机械假肢的技术，将与欧洲和巴西的同道一起，为脑-机接口技术、瘫痪治疗史，树立一座新的里程碑。
巴西世界杯开球少年的双腿上，将包裹一套我们称之为“外骨骼”（exoskeleton）的机甲装备。在足球场上，由瘫痪少年的大脑发出的行动信号，经无线传输到背包内一台笔记本大小的计算机装置中，进而让瘫痪少年迈出具有历史意义的一步。这台计算机将把大脑电信号转换成数字化的行动指令，让外骨骼首先稳住球员身体，然后诱导机械腿在平整的草坪上协调地做着前后运动。当球员发现脚和足球接近时，想象着用脚去踢它， 300毫秒之后，脑信号就会命令外骨骼上的机械脚以巴西式的踢法，将球勾起，向上抛出。
这一革命性技术的科学展示，将给全球数十亿观众传递一个讯息：大脑控制机器已不仅仅是实验室的演示和技术幻想，因外伤或疾患致残的残疾人，很可能再次获得行动能力。
未来十年，我们也许会研发出一种技术，将机械、电子或虚拟机器与大脑相连。这项能够恢复行动力的技术，不仅给交通事故和战争受害者带来希望，也会使渐冻症（肌萎性脊髓侧索硬化症）、帕金森病和其他运动障碍患者获益，例如在伸肘、握拳、行动或语言上有障碍的病人。
除了帮助残障人士，科学家还能用神经假肢装置（Neuroprosthetic device，也称脑－机交互设备）做更多的事，比如通过增强正常人的感知和运动能力，以一种革命性的方式去探索世界。人们或许可以用脑电波控制大大小小的机械装置，远距离遥控飞艇，甚至与他人分享思维和感觉，形成以大脑为基本单元的网络系统。
【会思考的机器】
慕尼黑工业大学的戈登·陈（Gordon Cheng）致力于轻便机甲套装的设计，他也是“重新行走项目”（Walk Again Project）的发起者之一。该项目是由杜克大学神经工程中心、慕尼黑工业大学、瑞士联邦理工学院以及巴西埃德蒙与莉莉·萨夫拉国际纳塔尔神经科学研究所（Edmond and Lily Safra International Institute of Neuroscience of Natal）等世界顶级科研机构共同发起的非营利国际合作项目。
“重新行走项目”的基础，可以追溯到20世纪60年代，科学家在那时第一次尝试探索动物大脑：如果能将神经信号输送至计算机，计算机能否发号指令，启动机械装置？
1990年至2010年间，我和杜克大学的同事共同创建了一种方法，将数百个发丝般细柔的传感器，即微细线（microwire），植入大鼠和猴子的大脑。过去20年中，我们已经证实，灵敏的微细线可以探测到额叶和颞叶皮层中，成百上千个神经元发出的微弱电信号（即动作电位），而额叶和颞叶皮层正是自主运动的主要控制脑区。
过去10年，研究人员一直在动物实验中，通过上述脑—机接口，利用大脑信号驱动机械臂、手和腿。 2011年，我们实验室取得突破性进展：两只猴子学会了利用神经信号，控制电脑中的虚拟手臂去抓取虚拟物体，而更让我们感到惊喜的是，每只猴子的大脑都接收到了虚拟手臂在抓取虚拟物体时产生的触觉信号。利用计算机软件，我们可以训练动物，让它感觉它用虚拟手指触摸的物体是什么样子。

瘫痪少年“钢铁侠”，如何能够为世界杯开球？

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