用“意識”端起咖啡杯
科技視野
作者：江蓓
凱西在15年前由於中風損傷了腦幹，從此癱瘓並且失去了言語能力。神經外科醫生在她大腦的運動皮層中植入了一個記錄芯片，芯片上有大概100個發絲般細小的電極，用來記錄大腦發出的帶有運動意願的信號，信號傳導至機械手臂就可做出凱西想要的動作。通過這次實驗性的治療，凱西在15年裏第一次可以抬起“手臂”，端起一杯咖啡品嚐。這對於那些由於殘疾而無法正常生活的人來說，無疑具有劃時代的意義。
對於凱西的治療隻是“開啟大腦之門”臨床研究工作的一部分。這項研究由布朗腦科學院的主任約翰？多諾霍（John Donoghue）主持。他的團隊先前已經報道了一項實驗，這項實驗中的參與者可以通過意識控製來移動電腦屏幕上的光標。而此次讓患者移動機械手臂，並抓取現實中的物體，是將意識控製的運動由二維世界轉向了三維的現實世界中。多諾霍稱：“從二維到三維的轉變是巨大的進步，這可不是僅僅是增加了一個維度這麼簡單。”
機械手臂是如何動起來的
用自己的意識對肢體進行控製的過程，遠比我們一般人想象的要複雜。當我們想命令肢體做出一個動作時，我們大腦皮層的運動中樞會發出電信號，這種複雜的信號，經過遍布全身的神經纖維的傳導到達執行命令的運動組織——肌肉和骨骼，然後通過不同肌肉和骨骼的協調運動達到我們想要的運動效果。癱瘓病人有可能是大腦中跟運動有關的中樞受損（如上文中的凱西），也可能是運動信號的傳導纖維受損，如脊柱受到劇烈撞擊引起的癱瘓（神經纖維要經過脊柱）。想要用意識控製機器，那就要求機器必須能夠“讀”懂我們大腦發出的信號，這樣才能達到我們想要的動作效果。如何解碼大腦發出的電信號，是製作人機接口的一大難題。這就要靠心理學家與神經科學家的聯合努力了。
也許很多讀者會奇怪，這樣一個臨床研究會與心理學有什麼關係呢？在很多人眼裏，心理學隻是心理谘詢、教育心理學或者是催眠，其實心理學也與生理學，特別是神經科學緊密聯係。心理學家越來越傾向於尋找人類心理過程的生理機製，而由此催生了最新研究方向——認知神經科學，該學科正從心理學的各個方麵深入探討我們大腦的工作原理。再加上的計算機科學、機器人學的研究者的共同努力，才使得我們之前所看到的“奇跡”得以實現。
認知神經科學家設計了各種精巧的實驗，研究我們的大腦發放的電信號與行為之間的關係，逐漸發現了大腦不同部位的激活與心理狀態之間的聯係。腦電（EEG）和核磁共振成像（MRI）正是認知神經科學家常用的研究手段。在由以上技術手段獲得了相應的數據後，再通過計算機技術將海量的腦電波信號或者腦電圖信息進行處理，得到有特定意義的結果。到此，我們就可以解讀大腦所發出的信號具有哪些意義了，即我們可以知道什麼樣的信號對應著怎樣的動作或者心理狀態。在去年，更有研究報道稱，通過測查人類腦電反應來預測被試者的心理，可以達到80％的準確率。