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多年来业界一直在开发能够对截肢患者的大脑或残肢端发出的信号作出反应的智能义肢。遗憾的是，即使只是为了矫正控制义肢，患者也必须花好几个月的时间，才能学会在恰当的时间与地点发出适当的脑部信号。
如今，主导欧盟人脑研究计划(The Human Brain Project)的瑞士洛桑联邦理工学院(EPFL)扭转了这个局面。EPFL开发出一种智能义肢，可自主学习截肢患者自然发出的信号，而不必再强迫截肢 患者必须花数月的时间学习如何传送控制义肢的信号了，这让整个学习过程所需的时间缩短到仅几分钟。
由EPFL主导的人脑研究计划正设计一种模拟人脑的神经形态计算机，并导入硅芯片中。EPFL也参与了这项智能义肢计划。
这项人脑研究计划的共同研究总监主任Henry Markram表示，“我们提出了一个探索与了解大脑的全新基础，并计划用这些知识来建构新的运算技术。”
在 EPFL最近的研究项目EPFL教授Jose Millan的智能结晶，他发现当人脑做出错误的步骤时，会发出一个可侦测的“错误相关电位”(ErrP)。透过电子检测ErrP信号，EPFL正致力于 开发可学习患者发出信号的新一代智能义肢装置。传统的方式是迫使患者建立新的脑部路径，以便控制义肢，但对于已经疲于应付“截肢”痛苦的患者而言，这更是 一个漫长且令人不悦的经验。但新的技术结合智能义肢，使其只需花几分钟的时间学习即可，甚至可还用于造福瘫痪病人。
监测患者脑电图(EEG)的脑电极帽(brain-cap)使用粘贴在头皮上的电极，读取患者发送给智能义肢(图中的机器手臂)的脑部信号，学习患者分类对或错的模式，加速学习过程
Source：EPFL
脑机接口(BMI)是Millan研究团队的专长，他们已经协助多名患者了。然而，透过利用ErrP信号，可望将这些成功经验扩展到全世界成千上万的患者， 甚至是行动不便的人，特别是像霍金 (Stephen Hawkings)那样的瘫痪患者都能因而受惠。只要患者的脑部仍在发送ErrP信号，这种智能义肢就能持续学习患者的指令。
基于检测ErrP信号的新一代脑机界面，可大幅简化无需检测整个大脑活动的结构和植入物，例如需要几个月才能开始使用的EEG。加上仅检测不自觉发射的 ErrP信号，可让患者执行无法使用EEG学习的复杂的动作。Millan认为这种创新是一种治疗方法的一种「典范移转」(paradigm shift)，因为这种神经义肢经可在每一次得到ErrP信号时改变其行为 ，直到最终得到正确且无ErrP回传的结果，从而学习到复杂的行动。
EPFL所主导开发的智能义肢，能够学习服从截肢患者的思考，而不是要求患者的大脑去适应义肢，从而使学习的时间从好几个月缩短到几分钟。
在测试这种智能义肢能否进行350种不同的动作时，人类受试者被要求专注于执行辨识特定目标并以机器手臂指向的任务。机器人平均花费25分钟学会指向目标(受试者的目标都不一样)的350个动作顺序。
使用由EPFL教授Jose Millan开发的ErrP，仅需25分钟就能教会智能义肢由截肢患者发出的新指令
控制智能义肢的软件可将未受ErrP打断的信号依次储存起来，直到完成可让工作顺利执行的清单，而且患者连一只动一动手指头都不用。相较于试图打断脑波的传统方法，更多患者将能够轻松掌握这种学习技巧。
其 他对这项研究带来贡献的研究人员还包括分别来自西班牙阿拉贡工程研究院与萨拉戈萨大学(University of Zaragoza)的Luis Montesano与Javier Minguez。同时，EPFL神经义肢技术与生物微机电中心的Inaki Iturrate与Ricardo Chavarriaga也有助于这项研究计划。
编译：Susan Hong
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