在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，大多數(shù)腦機(jī)接口研究都側(cè)重于試圖替換丟失的感覺(jué)信息，例如恢復(fù)脊髓損傷患者的觸覺(jué)。然而，最近的一項(xiàng)研究采用了不同的方法，使用腦機(jī)接口來(lái)增強(qiáng)現(xiàn)有的感官系統(tǒng)，并在老鼠身上創(chuàng)造“第六感”。

賓夕法尼亞大學(xué)神經(jīng)外科助理教授、資深作者蒂姆·盧卡斯博士在接受DigitalTrends采訪(fǎng)時(shí)表示:“這是朝著‘網(wǎng)絡(luò)物理’系統(tǒng)方向邁出的重要一步，該系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)與活體大腦融為一體。”他說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)可以在未來(lái)被開(kāi)發(fā)出來(lái)，恢復(fù)癱瘓患者的感官體驗(yàn)。

腦機(jī)接口可以用來(lái)控制從無(wú)人機(jī)到仿生手臂的一切，它們已經(jīng)成為新興技術(shù)領(lǐng)域的一個(gè)熱門(mén)話(huà)題。埃隆·馬斯克(ElonMusk)正在進(jìn)行“神經(jīng)鏈接”(Neuralink)項(xiàng)目，該項(xiàng)目將使用控制性植入物，使人們能夠與電子設(shè)備或軟件進(jìn)行交互。Facebook也在開(kāi)發(fā)自己的腦閱讀計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。然而，要?jiǎng)?chuàng)建可用的原型，這些項(xiàng)目還有很長(zhǎng)的路要走。在人類(lèi)能夠與計(jì)算機(jī)進(jìn)行神經(jīng)連接之前，研究人員需要找到一種方法，將計(jì)算機(jī)輸入的信息整合到大腦中。

賓夕法尼亞大學(xué)醫(yī)學(xué)院(PennMedicine)的這項(xiàng)新研究正是通過(guò)在老鼠大腦中植入微型電極，并以感官反饋的形式向它們提供信息。研究人員首先通過(guò)手術(shù)將電極植入老鼠的大腦。然后，他們把這些動(dòng)物放進(jìn)一個(gè)內(nèi)部涂成黑色的水迷宮，里面有一個(gè)隱藏在水下的平臺(tái)，它們需要到達(dá)那里才能逃脫。

老鼠看不到平臺(tái)，所以他們沒(méi)有收到關(guān)于如何在迷宮中導(dǎo)航的視覺(jué)信息。但他們確實(shí)從界面得到了信息。電極刺激他們的大腦，告知老鼠平臺(tái)相對(duì)于它們當(dāng)前位置的位置，老鼠甚至可以在黑暗中利用這些信息到達(dá)平臺(tái)。

研究人員使用了一種稱(chēng)為皮質(zhì)內(nèi)微刺激的技術(shù)，這種技術(shù)比其他種類(lèi)的腦刺激（如經(jīng)皮直流電刺激）要精確得多。這些其他的方法激活成千上萬(wàn)的神經(jīng)元和其他神經(jīng)元素，而皮質(zhì)內(nèi)的微刺激只激活大約十個(gè)元素。這意味著應(yīng)用于大腦的刺激可以精確定位，使研究人員能夠創(chuàng)建單一的、離散的感知，而不是激活整個(gè)大腦區(qū)域。

通過(guò)這種更精確的刺激，研究人員可以針對(duì)非常特定的大腦區(qū)域來(lái)傳遞信息。然而，這是一個(gè)挑戰(zhàn)。僅僅刺激一個(gè)大腦區(qū)域并假設(shè)動(dòng)物能夠理解這些信息是不夠的。研究小組取得的一個(gè)突破是，“老鼠機(jī)器人”能夠吸收信息，處理外部產(chǎn)生的信號(hào)，就像它使用天生的感官一樣成功。

之前已經(jīng)有人嘗試使用振動(dòng)帶之類(lèi)的外部工具來(lái)創(chuàng)建方向的“第六感”，它可以幫助視障人士在周?chē)h(huán)境中導(dǎo)航。然而，誰(shuí)能使用這些外部工具是有限制的——例如，不能被癱瘓的人使用，他們不能體驗(yàn)感官反饋。

盧卡斯說(shuō):“這種腦機(jī)設(shè)備的最終應(yīng)用是恢復(fù)脊髓損傷患者的感覺(jué)。”像克里斯托弗·里夫這樣的病人既不能抬起手指，也感覺(jué)不到針扎進(jìn)他的手指。克里斯托弗·里夫用不了什么振動(dòng)皮帶。”

在研究人員考慮將大腦刺激裝置植入人體之前，他們需要在動(dòng)物身上進(jìn)行更多的試驗(yàn)以確保技術(shù)安全。然而，最終，他們相信他們可以使用腦機(jī)設(shè)備將計(jì)算機(jī)整合到人腦中。

這為將大腦中的設(shè)備連接到身體其他部位的應(yīng)用打開(kāi)了大門(mén)。盧卡斯說(shuō)：“我們的長(zhǎng)期愿景是將這一系統(tǒng)與癱瘓肢體的植入式傳感器連接起來(lái)，為癱瘓病人提供完整的感官體驗(yàn)。”

這項(xiàng)研究不僅有助于幫助殘疾人。它可能會(huì)開(kāi)辟一個(gè)全新的腦計(jì)算機(jī)設(shè)備領(lǐng)域，例如可以執(zhí)行搜索和救援行動(dòng)的生物機(jī)器人。

研究結(jié)果發(fā)表在PNAS期刊上。