文章來源於公眾號"腦機接口社區"(Brain_Computer)
幾日前,美國密西根大學的研究人員在《科學》子刊《科學轉化醫學》發表了腦控假肢領域一篇重磅文章。文章介紹了研究人員通過一種新的神經接口技術,開發出一款由意識精密控制的假肢。
在這項研究中,研究人員通過放大截肢患者手臂末端神經發出的微弱電信號,截肢患者佩戴假肢手指能夠實現像科幻電影一樣進行實時、精密控制。
佩戴這款假肢可以輕易拿起積木,準確的放到預定位置。
還能夠進行石頭剪子布:
而且還能像正常手臂一樣操作日常生活中的物品。
憑直覺控制假肢
密西根大學工程學院生物醫學工程系副教授 Cindy Chestek 說:"一個人可以讓假肢做很多事情,但這並不意味著這個人可以憑直覺來隨意控制假肢。"
"我們的技術能夠實現:不需要學習,在第一次使用時僅僅通過大腦思考,就能夠實現假肢控制。我們在第一次嘗試的時候就成功了,受試患者根本沒有學習的機會,所有學習都運行在算法中。"
研究人員對 4 名截肢患者進行了為期一年實驗,患者均佩戴了仿生學盧克臂(LUKE arm)。盧克臂是一種機器假肢,盧克的取名來自於《星球大戰》系列電影中一個用機器臂替代傷臂的人物。
想要實現意識控制假肢的最大障礙之一,便是如何為仿生肢體提供強勁而穩定的神經信號。
而截肢殘餘的神經信號都很微弱,在獲取這些信號時存在很多限制,比如使用"強行竊聽"的探測器方法,會導致產生疤痕組織,時間久了會使原本就微弱的信號變得更加混亂。
為了解決神經信號的獲取限制,密西根大學的研究團隊提出了將微型的肌肉移植物包裹在受試患者手臂的神經末梢周圍,肌肉移植物在三個月內再生並發育出神經和血管,形成「再生性外周神經接口(RPNIs)」,為被切斷的神經提供新的組織。這一神經接口可以運行長達 300 天,而不需要重新校準。
Chestek表示:「在以前的方法中,得到信號非常微弱,一般為 5V 或 50V 大小的信號,而我們的方法獲得了有史以來的第一個 mV 級的信號。因此,現在我們可以讀取與單個拇指動作、多自由度拇指動作、人體手指相關的信號,這為假肢患者打開了一個全新的世界。」
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