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Posted By Mr. Thursday

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由匹茲堡大學 (University of Pittsburgh) 和卡內基美隆大學 (Carnegie Mellon University) 的研究團隊所做的研究，把電極插到猴子的頭腦裡面，接著用電腦分析讀取電極傳出來的大腦訊號，轉換成機械手臂移動的指令，猴子便能夠用「想」的，移動機械手臂來自行拿取食物來吃。讓我們先看一下 DEMO 的影片。

這個研究如果將來技術成熟之後，可以應用在一些癱瘓病人身上。他們大腦裡面負責運動的區域可能還是好的，但是運動的肢體像是手臂等等，可能已經無法使用，這個時候就可以用機械手臂來取代，並且透過電及和電腦分析，讓使用者可以用意念，來指揮機械手臂。

目前比較困難的是，研究人員發現插進大腦的電極 (electrode) 在幾個月之後就會無法使用，因此這部分還有待突破。然而大腦運動區域訊號的分析，則是已經有顯著進展，只要先有一小段訓練時間，電腦就可以慢慢了解猴子移動手臂往上、往下、往前、往後、往左、往右、開始、停等訊號。

此外，我個人的觀察是，首先，因為運動神經在腦幹 (brain stem) 的區域會左右交換，因此影片中猴子右手一邊在動，但是我猜他們放置電極的地方可能是左腦的運動區。其次，運動訊號主要就是從大腦的主要運動皮質 (primary motor cortex) 區域裡面，負責手臂運動的地方的訊號來分析。不過不知道如果加上小腦 (cerebellum) 的訊號，會不會讓效果更好？因為小腦主要就是對運動進行微調，負責無意識的運動調節學習 (adapt)。

大腦的運動區域對身體的分佈，可以參考大腦一日遊裡面的這一張圖的說明：

左邊是主要感覺區的分佈，右邊是主要運動區 (primary motor cortex) 的分佈，臉部無論是感覺或是運動，都佔了很大的比例，代表對臉部的感覺和運動很細膩，需要比較大的區域來處理或產生訊號。另外，皮質區 (cortex) 是有意識的資訊的處理，訊號離開大腦後，會延著腦幹，往脊隨 (spinal cord) 的方向傳遞，中間會經過小腦，也會隨著訊息的目的地在不同的地方左右互換，這部分滿複雜，可能要重新複習一下課本才會記得，有興趣的讀者在繼續深究這一部分吧！

下面是一張神經左右交叉的示意圖，不過是感覺神經的交叉示意圖。

最後，大腦的運動訊號，相較起來，是比較容易處理的。運動，或是手臂運動，就是各種方向和運動的開始或結束等訊號，因此是有限且少量的動作，另外因為這些訊號一定會從運動皮質發出，而且還按照人體比例分佈下來，波形我想應該也不會太複雜。如果和人工智慧想要研究的訊號比較起來，人工智慧要處理的訊號就比較複雜，甚至不知道要從哪一塊區域讀取訊號，譬如說各位現在回想一下今天午餐吃了什麼東西，這個訊號是儲存在大腦的哪個地方？這就不像運動皮質一樣，也不像人手造的電腦一般，有個細胞，專門儲存今天午餐吃的東西。又或者請各位回想，昨天午餐吃的東西，上個星期午餐吃的東西，上個月午餐吃的東西，去年午餐吃的東西，有些甚至忘記了。然而「記憶」這種複雜的訊號，似乎是分散在大腦各處，或者有可能集中在某一個區域，但是因為資訊千變萬化，午餐有各式各樣，而不是只有上下左右，因此這種人工智慧想要讀取和分析的訊號，和這個移動機械手臂的訊號，比較起來會是比較難的，但也是研究人員，可以繼續探險的另一塊地方！

參考資料

• (New York Times) Monkeys Think, Moving Artificial Arm as Own
• (Nature) Cortical control of a prosthetic arm for self-feeding
• (MMDays) 大腦一日遊