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625章 脑机接口（第1页）

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通过微机电系统传感器对体内某些指标进行测量，同时微机电系统执行器可直接作用于器官或病变组织进行更直接的治疗，同时系统可以通过微机电系统能量收集器进行无线供电，多组单元可以通过微机电系统通信器进行信息传输，随时掌握病患的健康情况，这对医疗的进步有着巨大的推动作用。

虽然说微机电系统医疗离成熟运用还有不短的距离，不过跟直接在病患的脑部植入电极这样的方式社会的包容度更高，也更容易实现。

机器人实验室现在虽然也跟国内的医科大学正在合作进行脑机接口的研发工作，但是现阶段来说要想捕捉到大脑神经元发送的各种信号已经是极为困难的事情了。

杨杰前世的时候也是看过脑机接口方面的文献资料，别看人类的大脑只是一个果冻球大小的东西，光是大脑外层的皮质层里面就有有大约200亿个活跃的神经元，整个皮质的体积大约为50万立方毫米，在这个空间里大约有200亿个神经元细胞体。

光是如何区分这些神经元细胞体的不同功能就已经是史诗级难度了，而且细胞体只是神经元的一小部分结构，这些细胞体会伸出许多扭曲分岔的树突，而且这些树突向下当它向下延伸到脊髓和身体，它们在皮质里面就像是一团密密麻麻的带电意大利面。

而每个神经元都拥有高达1000达到10000个通向其他神经元的突触连接，超过20万亿个独立的神经连接，这些不同部位的神经元彼此交错连接在一起。

每个神经元的电压都是不断变化的，这个变化频率可以达到每秒数百次。而且这些神经元的突触连接会经常改变大小，消失，然后重新出现。

更恐怖的是而且皮质层里面还混杂着大量的其他的细胞，其中就有一种叫做胶质细胞的东西，这种细胞有许多不同的变种，分别负责不同的功能，比如清扫释放到突触内的化学物质，用髓鞘包裹轴突，以及作为大脑的免疫系统，数量跟神经元的数量差不多。

如何将它们区分开并且记录它们释放的生物电信号并且分析出来，在现阶段来说都是人类有史以来最艰巨的一项挑战，这个时间也许需要数十年，也许需要上百年都不止，放在现在来说就是一件不可能完成的任务。

工程师们也不是在实验室里有用不完的大脑可以摆弄，而且大多数人都不太愿意自己的脑袋被这些科学家掀开在里面进行研究。

现在从大脑神经元得到信号的方式有侵入式和非侵入式两种，而侵入式又分几种，不过采用的方式都是差不多——

这些神经科学家用金、铂或铱制成一个直径在10到30微米之间的金属线，然后穿到一支直径大约一毫米的玻璃毛细管中，然后把这个东西放在火焰上翻转加热，直到玻璃软化，像制造光纤一般讲玻璃管给拉长，变得非常细，最后得到的是一个带有玻璃绝缘层的坚硬电极，顶端可能只有几十微米大小。

这些脑神经医学家会将这些坚硬的电极穿过颅骨被植入到大脑表面——硬脑膜的上面或者下面，或者大脑皮层的表面和内部。

现在有的科学家正在研发一种膜片钳的技术，这种电极的顶端会被移除，剩下一根细小的玻璃吸管，将神经元细胞膜的一部分吸进玻璃管内，从而实现更精确的测量。

还有一种比较极端的是电极刺穿细胞膜，并完全进入神经元内部，这种方法叫做尖锐电极记录，这种办法有非常大的可能破坏神经元细胞，被刺穿的神经元无法长时间存活。

这些侵入大脑的电极非常容易损伤大脑，而且会跟跟大脑发生排斥的情况，非常具有危险性，所以在国外也是遭到了非常多的反对声音。

这种方式非常粗暴和野蛮，跟四五十年前为了治疗脑部疾病就将病患的病变的脑部进行切除一样原始。

由于对大脑的认识和已有的电极硬件都非常原始，所以国外的相关的研究主要集中在制作一些简单的接口，比如运动皮质和视觉皮质，而且这方面已经取得了不小的突破，比如说人工耳蜗和视网膜假体的产品技术的出现。

截止到现在为止，已经有十多万耳聋人使用了人工耳蜗，其中半数以上是儿童。

现在全世界已把人工耳蜗作为治疗重度聋至全聋的常规方法，人工耳蜗是目前运用最成功的生物医学工程装置。

虽然现在视网膜假体能以类似于耳蜗假体修复听觉的方式修复视觉，将信息以电子脉冲的形式传递给神经，是比耳蜗假体更复杂的一种脑机接口。

虽然现在视网膜假体还没有面市，但是国外的一些公司的研发都已经取得了不小的突破。

在前世的记忆中，第一款得到美国食品药物管理局批准的视网膜假体面世是在2011年，这款视网膜假体带有60个传感器，相比较而言，真正的视网膜拥有大约100万个神经元，虽然这款假体显得很粗糙，但是至少已经可以让失明者可以看到物体模糊的边缘、形状和明暗变化，这总比什么都看不见要好。

而且其实带有600到1000个电极的视网膜假体已经足以提供阅读和人脸辨别的视力。

现在脑机接口研发部门集合了差不多有数名科学家，分别来自脑科学、电化学、生物学、微电子工程等领域，并且和国内的好几所医科大学合作，正在全力地研发关于运动皮质和视觉皮质的脑机接口技术。

尤其是在运动神经元的研发上国内有好几所大学都有这方面的研发，脑机接口部门在运动神经元的生物电信号方面有了一定的进展，现在已经解析出了一些神经元控制四肢肌肉做出动作的生物电信号。

第二代外骨骼机器人现在使用的传感器是依靠感受到使用者的肌肉压力变化来实现外骨骼的机器人的动作控制，如果使用者肌肉没有萎缩还是能够使用的，但是在面对肌萎缩脊髓索硬化和高位截肢的病患就有些无能为力了。

研发团队也是向杨杰提出了研发新型的传感器技术，让传感器可以直接探测到使用者脊髓运动神经元发出的电信号，比起单纯依靠肌肉抽动来控制的方式，这样的操控可做到更精确，可完成的动作也更复杂，这能让外骨骼机器人在在使用上更接近直觉控制，对伤残人士的用处也会更大，实用性随之大大提高。

杨杰也是批准了这个研发项目，总部拨付了1500万美金的研发经费，项目研发时间为三年，要求团队在三年内拿出第三代外骨骼机器人，同时总部也拨付了800万美金让圣思诺公司在华夏国的研发中心研发新型的微机电传感器。

机器人研究实验室另外还有一个仿生机械手臂的项目和视网膜假体的研发项目。

杨杰也是希望研发团队能在十多年的时间里面可以让仿生机械手臂能够完成移动假肢肘关节、摆动假肢手腕、开合手掌等动作，可实现真正手臂和手腕的大部分基本功能。

能够做到这个，不仅仅是帮助残障人士，而是能够让机器人就可以开始进入更多的行业领域。

现在的机器人只能局限再一些特定的行业，比如说汽车生产线上面，机械手还是没办法做到像人类一样那样灵活。

通用性的仿生机械手才是杨杰想要做到的。

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