據英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站10月18日（北京時(shí)間）報道，美國科學(xué)家研發(fā)出一種能接收神經(jīng)脈沖等光學(xué)信號的傳感器，可進(jìn)一步改進(jìn)人體神經(jīng)系統與義肢之間的連接，使通過(guò)大腦神經(jīng)直接控制義肢的夢(mèng)想朝現實(shí)邁進(jìn)了一大步。未來(lái)，通過(guò)該傳感器，大腦能夠直接控制義肢的運動(dòng)，被植入者也可通過(guò)義肢感受到壓力和熱度。

    目前，義肢中的神經(jīng)接口都是電子的，其中的金屬零件可能會(huì )被身體排斥。而美國南衛理公會(huì )大學(xué)的馬克·克里斯滕森和同事正在研發(fā)一些可以捕捉神經(jīng)信號的光學(xué)傳感器。他們使用的材料——光纖和聚合物與金屬相比，不僅不太可能誘發(fā)身體的免疫反應，而且也不會(huì )被腐蝕。

    這種傳感器建立在一個(gè)聚合物的球殼上，這些球殼同一束光纖偶聯(lián)在一起，光纖將發(fā)送一束光，經(jīng)過(guò)球殼內部。光在這些球殼內“旅行”的方式被稱(chēng)為“回音壁模式”，其靈感源于英國倫敦圣保羅大教堂的回音壁。在圣保羅大教堂，聲音可以通過(guò)凹形墻壁的不斷反射而持續傳播，因此傳播得更遠。

    該傳感器的設計理念是，與神經(jīng)脈沖相連的電場(chǎng)會(huì )影響聚合物球殼的形狀，球殼內部光線(xiàn)的共振也隨之改變，因此，神經(jīng)系統會(huì )變?yōu)楣庾与娐返囊徊糠?。從理論上講，光線(xiàn)的共振變化能夠向仿生手發(fā)送指令，比如告訴仿生手，大腦想要移動(dòng)一根手指等。通過(guò)在光纖頂端放置一個(gè)反射器，引導一束紅外線(xiàn)照射并刺激神經(jīng)系統，其發(fā)出的神經(jīng)信號也能夠被帶往其他方向。

    研究人員表示，這種傳感器目前還處于原型研制階段，而且尺寸太大，暫時(shí)無(wú)法安裝在人體內，不過(guò)，隨著(zhù)尺寸不斷縮小，這種傳感器將可以在生物體內發(fā)揮作用。該科研項目獲得了美國國防部高級研究計劃局（DARPA）560萬(wàn)美元的資助。研究人員計劃2年內將工程樣品在貓或狗身上進(jìn)行試驗。在此之前，研究人員需要將這種傳感器的大小從幾百微米縮小到50微米。

    該傳感器工程樣品在使用前，研究人員還需要將神經(jīng)連接具體地繪制出來(lái)。例如，要求病人試著(zhù)舉起他殘缺的手臂，以便將相關(guān)的神經(jīng)連接到義肢上。

    克里斯滕森表示，總有一天，這些傳感器和光纖可以像“跳線(xiàn)”一樣，形成從大腦直到腿部的神經(jīng)回路，繞開(kāi)受損的身體組織，最終讓脊髓受損患者重新恢復運動(dòng)能力和知覺(jué)。

    不過(guò)，也有專(zhuān)家認為，這種傳感器所使用的材料雖然都具有很大的生物相容性，但它們是否能夠完全避免人體的排異反應依然存疑。

    總編輯圈點(diǎn)

    沒(méi)有通用串行總線(xiàn)(USB)接口的電腦簡(jiǎn)直會(huì )讓今天用慣了U盤(pán)、MP3或數碼相機的人們無(wú)法想像。事實(shí)上，克里斯滕森等人就是在為人體的“中央處理器”研制一種光學(xué)“接口”,而其應用范圍日后將遠遠超越控制義肢。開(kāi)發(fā)包括上述設備在內的各種腦神經(jīng)信號傳感器，一方面能進(jìn)一步揭示人腦的奧秘，另一方面也會(huì )使人腦這部無(wú)與倫比的超級計算機實(shí)現功能延伸和擴展。通過(guò)這個(gè)“接口”，人腦在改變外部世界的同時(shí)，也將激發(fā)自身的巨大潛能。