两只相隔千里的蟾蜍，会有心电感应？还能实现互动？这一看似天方夜谭的事，在人类的科技面前真的实现了！近日，东南大学射频与光电集成电路研究所所长王志功教授和生物电子学国家重点实验室副主任吕晓迎教授共同主持了这场别开生面的科学实验，两个实验室分别安排在东南大学(南京)和中国康复研究中心(北京)，两地相距1000公里。

　　实验：北京蟾蜍一动，南京蟾蜍跟着动

　　两只蟾蜍的互感互动，是通过“微电子神经桥”和3G无线互联网传输技术实现的。

　　记者从实验演示中看到，整个实验装置包括两“座”微电子神经桥、两台带3G无线上网USB接口的笔记本和一套会议电话系统。一台笔记本用来实现两个动物神经系统的远程无线互联。另一台笔记本用来传递实验图像，并将双方场景摄像显示在一个屏幕上。会议电话系统用来实现两个试验小组之间的通话。

　　在北京蟾蜍互感互动南京蟾蜍的实验中，北京实验小组在坐骨神经已与微电子神经桥发射端连接的蟾蜍脚趾上滴上一滴5%的醋酸，刺激蟾蜍产生缩腿动作，并在坐骨神经上产生出神经信号。发射端微电子系统将此神经信号放大处理后通过3G无线互联网传送到南京，南京的接收端将信号接收、处理后去刺激本地蟾蜍的坐骨神经。这时，实验双方都明确观察到了南京蟾蜍做出的类似缩腿动作。反过来，南京蟾蜍缩腿时坐骨神经上的神经信号控制北京蟾蜍产生类似缩腿动作的实验也得到了相同的结果。从而，验证了千里之外两只蟾蜍可以实现互感互动的科学设想。

　　疑问：实验对象为什么选择蟾蜍？

　　这次实验对象为什么选择的是蟾蜍？王志功教授介绍说，其实之前他们也利用大鼠和兔子做实验，但是过程中遇到了一个矛盾，这就是在这些哺乳动物体内植入神经信号探测和激励电极时，必须首先实施麻醉，但麻醉使动物的神经功能受到了抑制，与神经信号再生和功能重建相矛盾，动物苏醒后的大幅度动作也使得实验难以进行。在南京医科大学高兴亚教授的建议下，他们改用脊蟾蜍(去除了头或截断了颈神经的蟾蜍)进行了神经信号再生和功能重建的实验，取得了一系列富有科学意义和应用价值的研究结果。

　　“引入脊蟾蜍有两大优点：一是不需要麻醉，不会抑制神经信号的产生和传播，也不会抑制神经功能电激励产生相应的神经信号。二是作为两栖动物，蟾蜍整个躯体可以在不受大脑控制的情况下保持生物活性。这两点都非常有利于神经再生实验的顺利进行。”

　　意义：神经信号首次实现远程传递

　　两个远隔千里的高等动物之间能否实现互感互动是一个有趣的话题。专家介绍，从科学理论上来讲，如果两个动物之间没有任何物理上(声、光、电、机械等)的联系，要达到互感互动是不可能的。迄今为止，人类已经通过有线和无线电话、电视、互联网等多种技术实现远隔千里万里的信息交流，实现了“顺风耳”和“千里眼”的古代神话描述。然而，有一种设想目前还没有实现，那就是痛、温、触、压等皮肤感觉和肢体运动两种神经信号的远程传递和再现。此次东南大学两位教授共同主持的这次科学实验的目的之一，就是让本地的动物能够通过微电子神经桥和3G无线互联网感受千里之外动物的神经信号，产生类似的动作。因此，这一实验具有重要的科学意义。

　　王教授认为，目前，人们正在热议“数字地球”和“感动中国”的新概念，“物联网”和“无线传感网”的新技术。这次科学实验的第二个重要意义在于“数字化” 到了地球上的动物，因为他们的微电子神经桥用到了数字化技术；也在于首先让中国的动物也受到“感动”，因为目前世界上还没有看到有这样的实验；还在于不仅让人物“联网”，货物“联网”，他们让动物也实现“联网”；最后在于他们让“无线传感网”不仅在动物体外实现，而且在动物体内也实现，因为这次实验装置的一个重要功能就是把电极即神经信号传感器接到了体内。

　　应用：健康人帮助瘫痪病人康复

　　“这个实验是用动物来做的，一旦成熟后，就可以运用到人身上。其科学应用价值非常高。”

　　王教授说，现在已经有人在为瘫痪病人康复设计控制肢体运动的功能电刺激装置。但是，由于人们现在还不能对肢体的哪怕是一种最简单的运动所对应的神经编码进行解读，所以用人工编码的电脉冲作为控制信号产生的肢体运动与正常人肢体运动的自由度与和谐度相去甚远。根据本次实验结果推想的方案，可以将健康人肢体运动相关的神经信号探测出来，通过“微电子神经桥”和无线传输技术与瘫痪病人的运动控制神经系统联系起来，从而使瘫痪病人的肢体在健康人动作相关神经信号的控制下，完成类似的和谐动作，达到康复锻炼的目的。该实验因此在实现截瘫病人康复方面具有重要的应用价值。

　　据了解，这次实验的北京部分是与中国康复研究中心合作进行的。作为我国最大的残疾人康复治疗中心，他们为这次试验提供了多方面的支持，脊柱与脊髓神经功能重建科杜良杰主任全程参与了北京的实验过程。

　　“此外，这项实验在国防和航天等方面具有潜在的应用价值。”王教授介绍，现代太空、深海、化学、高温、核辐射等环境下和战场上的机器人，主要靠预先编写好的程序加上“人工智能”在计算机控制下开展活动。即使能够遥控，也是通过改变操作指令实现的。复杂的动作指令常常是难以实时完成编写的，因而即使是人能够通过装在“机器人”头上的录像设备观察到现场情景，但由于无法即刻将控制意志转化为操作指令发送到“机器人”的控制系统完成操作，可能是眼睁睁的“束手无策”。根据本次实验结果推想的方案，可以将处在千里之外的机器人的信息系统通过“微电子神经桥”和无线传输系统与本地人的神经系统联系起来，使异地的机器人在本地人动作相关神经信号的控制下，完成类似的高难动作，从而完成特种环境下的特种任务。

　　作者：王晶卉