鄭宏志 開發人腦與電腦的精彩對話
文◎鄭宏志 2005/04/12
台北榮總神經醫學中心神經再生科主任
國立陽明大學外科副教授
電 話:(02)28712121 ext 2753
電子信箱:hc_cheng@vghtpe.gov.tw

猴子因神經型態與人類近似,常被選為神經再生研究的實驗對象。

  口渴了,拿杯水來喝,對任何一個正常人來說,是再簡單不過的事了,但對脊髓損傷患者卻難如登天,這是因為他們的神經傳導系統出了問題,雖有意念,卻無法動作。

  面對全球脊髓損傷患者的諸多痛苦,近年來醫界無不絞盡腦汁,試圖透過神經修復的最新醫療科技,給予患者重新站起來、走出去的希望。近十餘年來,台北榮民總醫院神經再生中心主任鄭宏志就是在朝這個目標邁進;不久前,他和美國多所知名大學組成的合作團隊,更擘畫出一個美麗遠景,逐夢踏實。

  這個頗受國際醫界矚目的研究團隊,除了鄭宏志的台北榮總及陽明大學這個「榮陽團隊」外,還有美國 加州大學戴維斯分校加州大學爾灣分校南加州大學布朗大學 克里夫蘭醫學中心 Cleveland Clinic 等,研究中心設在加州大學戴維斯分校,研究成員多達三、四十人,鄭宏志是兩個主要研究者之一。

  鄭宏志說,「開發腦皮質區電傳生物計畫」是他們未來將全力以赴的兩個研究課題之一。選擇電腦科技做為研究主軸,主要是嚴重性脊髓損傷患者在受創多年後,若仍以生物醫學技術來修復受創的神經系統,很難達到功能復原的地步,因此他們才嘗試開發大腦和電腦界面、電腦控制系統、控制系統所控制的體內微電極等領域,試圖一舉突破醫學極限,改善脊髓損傷患者運動功能。

  這一部分, 布朗大學 神經科學系 主任約翰唐納修博士 (Dr. John P. Donoghue) 已有部分成果。唐納修博士是以猴子為研究對象,當這些猴子透過意念去趨動遠距外的電腦,電腦即發動訊號,再傳輸到遠處的機器手臂去完成某一動作。鄭宏志表示,他們這個研究團隊今後要做的,就是將手改成腳,讓已癱瘓多時的腳能重新運作。

  電腦如何分辨出來自大腦的訊息?鄭宏志認為,這牽涉到相當複雜而精密的電生理學,工程浩大。他舉「口渴,喝茶」這件事為例,這個動作的發生,從口渴、看到一杯茶、產生一個杯子就在那裡的意念、驅動手去拿起杯子、將杯子拿到嘴巴邊、喝口茶到放下杯子,動作一個接一個,環環相扣,不能出現任何差錯。

  這個看似簡單的動作,回歸到腦部的運作,可就複雜多了。首先,眼睛將看到桌上那個杯子的視覺,傳到大腦枕葉,出現杯子的影像及裡面有茶水的概念;接下來把這個訊號傳到大腦頂葉,去和聽覺、溫度感覺等感覺結合,得到一個綜合感覺的意象,再把這個意象傳到大腦前額葉,去產生舉起杯子的意念。

  當前額葉「舉起杯子」的意念產生後,會傳輸到前額葉後面的運動前區,把要做動作的計畫全部列好,包括要驅動那塊肌肉及關節去執行,以及啟動這些肌肉及關節的先後次序,一一排定出來。鄭宏志形容,這個階段的操作,有如安排劇本並按劇本演出一樣,一點也馬虎不得。

  安排妥當後,再和視覺區及觸覺區確認清楚,一來可據此擬訂出手的力道大小,好讓手準確地將杯子拿離開桌面,再彎曲手肘放到嘴唇邊;二來也透過嘴唇溫度感覺區及觸覺區的再度確認,牽動嘴巴肌肉去吸吮茶水,最後再將杯子放回桌上。

  鄭宏志說,對任何一個正常人來說,這些動作再簡單不過了,但對脊髓損傷患者卻猶如不可能的任務,即便透過電腦代勞,也是難上加難。面對這麼一個超高難度的研究,他們這個跨國研究團隊已準備就緒,全力出擊。

  鄭宏志表示,大腦前額葉發出的意念很多,經多電極擷取後,再交由電腦去判讀,最後再交由週邊神經和肌肉去執行動作,完全不經過腦幹及脊髓這個神經管道;換句話說,透過這套體系,脊髓損傷患者就有可能恢復動作機能,再度站起來、走出去。

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資料收集整理: 新竹市脊髓損傷者協會 戚啟禮

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