最近大火的動畫《紫羅蘭永恒花園》，
裡面的女主是一名傷殘退役士兵，
戰爭讓她失去瞭雙臂，
因此她裝上瞭一對用大腦控制的手臂，
然後便可以和正常人一樣工作生活。
其實在現實生活裡，
能直接用大腦控制的義肢也真實存在。
上面機械的發明者來自匹茲堡大學醫學中心，
是珍妮弗 · L · 克林格博士率領的研究團隊。
（圖中站立者為 Jennifer · L · Collinger）
他們幫這位 53 歲的高位截癱患者簡 · 舒爾曼，
成功掌握瞭用大腦控制機械臂，
進而完成一系列復雜手部動作的技能。
比如用大腦控制手臂抬起來，
和邊上的研究人員握個手。
慢慢地將手臂移過去，
張開手，撿起放在桌上的小球。
或者將物品遞給身邊的珍妮弗博士。
舉起來，再松開手，
有點慢，但很流暢。
完成這些動作，離不開不起眼的電子芯片，
每塊芯片隻有 4mmx4mm 大，
上面有 96 個微型觸點。
在將上面的芯片植入患者大腦之前，
研究者們會利用成像技術，
詳細分析患者大腦的功能區域。
找出大腦中控制手臂及手掌的區域後，
研究者們便會進行手術植入芯片。
與芯片相連的接口則被留在外面。
人腦會以生物電信號的形式控制肢體，
植入大腦的芯片捕捉到電信號以後，
通過接口傳送給計算機，對信號加以解析，
隨後計算機命令機械臂做出相應的動作。
在研究大腦與機械臂互連互通的領域，
珍妮弗教授並不是獨行者。
芝加哥大學的尼古拉斯 · 海佐波勒斯教授，
早前在猴子身上用同樣原理做瞭組對照實驗，
研究由於肢體殘缺而長期閑置的大腦職能，
有沒有可能在機械手臂的訓練下，
重新啟用甚至恢復。
（圖中調試者即為 Nicholas · Hatsopoulos）
他在相關實驗的采訪中介紹說，
試驗一共選取瞭三隻因故失去部分肢體的猴子，
教授為它們的大腦中植入芯片，
並訓練它們使用與芯片相連的機械臂。
（猴子在用大腦直接操控機械臂）
為瞭實現對照，教授將猴子們分為兩組，
命名為 Monkey-Z 的一組，
芯片植入在有完整肢體那一側的大腦皮層。
而命名為 Monkey-K 的一組，
芯片植入在肢體缺失那一側的大腦皮層。
下圖簡略顯示瞭植入芯片的大腦皮層當中，
相應神經網絡連接的密度與強度。
可以很清晰地看到，
最終兩組猴子的神經網絡都得到瞭增強。
（圖自 Nature Communications, 8, 1796）
也就是說，經過大量地使用大腦操縱機械臂後，
原本因為失去肢體而退化的神經連接，
重新恢復瞭部分功能，
並且可以訓練大腦進行一些之前沒做過的任務，
這深刻地顯示瞭大腦的適應性和神經的可塑性。
隨著時間的推移，
大腦直連機械臂的研究相關技術也在發展。
匹茲堡大學醫學中心在完成瞭簡的實驗後，
在 2016 年招募瞭新的志願者來開展研究。
高位截癱患者內森 · 科普蘭是其中一員，
這將幫助他借助新科技，重獲手部的觸覺。
通過一項叫做皮層內微刺激的技術，
研究人員利用植入大腦內部的芯片，
成功繞過脊柱，直接對大腦釋放觸覺電信號，
以此讓內森的大腦產生「觸覺」的感覺。
剛結束手術，開始進行操作訓練時，
內森隻能進行一些簡單的操作，
比如握拳，揮手之類的。
但是隨著訓練次數的增多和大腦的恢復，
內森現在可以感受到手上的壓力，
並在一定程度上感知到壓力的強弱瞭。
將眼睛蒙上以後，研究人員觸碰手指，
內森可以清楚地說出被觸摸的是哪一根。
匹茲堡大學的研究人員們表示，
他們現在做的這些手臂開瞭個好頭，
而最終目標是做成一個完全仿真的機械手臂，
有觸覺，能感覺溫度，還能自由操作的那種。
到底能不能造出來狂丸不清楚，
不過看這個研究進度的話，
末日鐵拳在現實登場應該為時不遠瞭。
來源：狂丸
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