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从“机器人鸟”到饱受争议的动物实验

http://www.aweb.com.cn 2007年3月21日09:40 法制晚报
 

  机器人鸟在山东科技大学研制成功。它可以广泛应用于各种探测以及人类无法到达区域的探查等。记者走进山大,了解“机器人鸟”背后的故事。

机器人鸟及其研制者苏学成教授(左)

机器人鸟

 

  麻醉鸽子开始做钻颅手术

  法制晚报报道“咕噜咕噜”,鸽子不停地叫着,在山东科技大学槐老师的手中奋力扭动着身躯。她动作麻利地拿起注射器,准确扎进鸽子的胸大肌。4毫升手术麻醉药缓缓推入后,鸽子的头软软地向一旁歪去。

  3月5日的上午9时,在位于青岛的山东科技大学机器人研究中心,一个听起来有些“残忍”的钻颅手术正等待着这只鸽子。6根不锈钢针将插进它的颅骨,在它不足一粒黄豆大的脑组织中永久安家。

  届时,人工指令发出电信号,在这种以假乱真的“脑电波”指挥下,鸽子便会不由自主地按照人的指令行动。

  “它将成为我们成功‘改造’的20只机器人鸟中的一只。这20只机器人鸟将是世界上已知的、唯一可以用电信号控制的鸟。”这项研究的负责人山东科大的苏学成教授说。

  割掉头皮刀刮一层颅骨膜

  聚光灯打开,将鸽子头部罩在光影中,定位仪紧紧夹住鸽子的脑袋。槐老师褪掉鸽子头顶的羽毛,用镊子夹起蘸了消毒液的棉球在鸽子裸露的皮肤上擦拭。

  她揪起鸽子的头皮,“喀嚓”一剪刀,一角硬币大小的表皮就掉了下来。“结构和人很像,很薄,下面就是颅骨。”因为技术熟练,几乎没有出血。青灰色的颅骨暴露在眼前。

  槐老师拿起一把手术刀片开始刮鸽子的颅骨,一层白色骨屑伴随着“沙沙”的刮动声飘落下来。“我要刮掉一层颅骨膜,这样让颅骨表面略微凹凸,有利于术后固定外接插口。”

  6根钢针分3组插进颅骨

  接下来,她要开动电钻,在厚度和坚果壳相仿的颅骨上,钻出3个比针尖略粗的小孔。然后把6根8毫米长、直径100微米的不锈钢针分成三组正负电极,分别插入这3个小孔,每一组钢针都得直抵鸽子黄豆大小的脑神经深处,届时三组钢针将承担接收不同电信号的任务。

  她解释说,3组钢针的目标,是插进颅骨、穿越鸽子脑神经纵横交错的100多个神经核团,准确探寻到其中特定的3个神经核团,插入。据介绍,他们从2005年开始给鸽子做这种手术,在实验了大约300只鸽子的时候,手术的效果开始比较明显。目前已经给400只鸽子动过同样的钻颅手术。

  手术失败的鸽子,有一部分养着,有的还抱了窝,其他都当成实验品处理掉了。

  固定接口鸽子头戴粉红冠

  2个小时之后,手术结束。鸽子还在昏睡。6根钢针已经完全插进脑颅预定位置,露在鸽子脑袋外面的只是一个微型的外插接口。

  “这个接口并非控制鸽子的关键仪器,它并没有直接接收信号的作用,仅仅是一个接口而已。”槐老师用粉红色的牙科水泥把外接插口牢牢固定在鸽子头部。现在从外观上看,鸽子犹如戴上了一个小小的王冠。

  “苏醒后喂它一些消炎药,7天左右就可以康复了。除了埋入脑神经里的钢针,它和其他鸽子没有区别。”槐老师说,“不过它现在已经不仅仅是一只鸽子了。它的新名字叫‘机器人鸟’。”

  人工遥控鸽子跳起“小步舞曲”

  研究中心一间实验室内,摆放着七八个装着鸽子的鸽笼,鸽子头顶都有一个“王冠”。这是一种什么样的机器人鸟?模拟脑电波是如何通过钢针控制鸽脑的?

  接受遥控连接信号接收器

  刘小峰戴上手套,捉出一只鸽子。“在它头顶的接口上,再连接一个微型信号接收器,用于接收电脑发出的动作指令。”

  邮票大小的电源电池、布着集成电路的微刺激发生器芯片,再加上一根螺丝钉粗细的无线天线,这三样捆绑在一起,就组成一个微型信号接收器,总重量12克。

  接收器连着6根细细的软导线,软导线的另一头再插入鸽子头顶的接口,和埋在鸽子脑中的6根纲针一一对应——这样就构成了一个传导和接收电信号的完整回路。

  电脑指令操控鸽子左转圈

  刘小峰打开电脑,界面上显示出一个指令软件。“左”、“右”、“中间”分别对应着不同位置的钢针。“当我想让鸽子左转的时候,我就点击‘左’,反之点击‘右’。点‘中间’则可以让鸽子强制起飞。”

  他比画着,“不同方向的指令设置成不同的编码,通过无线电发射器输出信号,传递给微型信号接收器,转化为模拟脑电波,通过钢针传送到鸽子的对应神经核团。这样它就做出不同的动作了。”

  他按了几下鼠标,接收器的红灯亮了,表示电信号正在快速流向鸽子的大脑深处。很快,站在地板上的鸽子,甩甩脑袋,像是被什么力量推动一样,不由自主向左侧转动了几步。

  记者要求试一下,在不断点击“左”的时候,鸽子开始不停地原地左向转圈,犹如在跳一段“小步舞曲”。一旁的槐老师不放心地嘱咐记者:“轻点轻点,要不鸽子受不了!”

  机器人鸟原理图和被用来做动物实验的动物(心理承受能力有限者建议不要看这些图片)

机器人鸟原理示意图

1.电脑发射出无线电信号

2.微型信号接收器,接收到信号

3.鸽脑中的钢针将模拟脑电波传递到相应的神经,机器人鸟开始被人控制

4.根据不同的刺激,鸽子可以左右转动

  工作原理电信号模拟脑电波

  苏学成说:“这绝不是驯动物,不是抽它一鞭子让它跑起来这么简单。”他介绍,国际上的类似实验都是结合条件反射完成的。他说,这种技术不是运用电流刺激使鸽子使其发生条件反射,而是通过发射电信号模拟鸽子的脑电波,让鸽子自动产生相应的反应和动作。“实验完全是强制性的,不需要训练,可以大批使用。”

  技术现状“上天入地”尚达不到

  机器人鸟能“按照研究人员发出的计算机指令,准确完成起飞、盘旋、飞行等任务”。给人感觉似乎机器人鸟和人的配合已经流利自如。但是,根据现场了解的情况,控制鸽子的行为仅仅局限在比较简单的动作上。“加速”、“减速”、“停止”等精确的指令则无法实现。

  “我们从来没有说过鸽子可以准确地起飞、绕飞一周降落。目前只是一个基础研究。”刘小峰澄清了有关的不实说法。

  他介绍,现在他们需要做的是首先把微型信号接收器的重量减轻下来。而芯片的开发还面临接收、传感等一系列问题,短期内并不容易实现。

  相关背景国外机器人动物研究

  2006年,美国研究人员将电极植入鲨鱼大脑,刺激控制嗅觉的区域,从而控制它的游动方向。

  2001年,日本研究人员给蟑螂装上电子背包,当进行适当的刺激时,蟑螂就能根据需要向左转或者向右转。

  相关阅读:动物实验背后的罪恶


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