腦內植入芯片可喚醒癱瘓的四肢 - 其他 [複製鏈接]

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發表於 2014-1-15 12:31:20 |只看該作者 |倒序瀏覽

一名癱瘓在床的男子將在年內接受手術，醫生將在他的腦內植入一塊能夠激活四肢肌肉活動激動的芯片。

醫生通過最新的技術來截獲病人大腦中的信號，並通過這個芯片中的精密電子網絡算法來重算，將計算結果發給癱瘓的肢體的肌肉，使其重獲活動的能力。
該試驗手術將由凱斯西儲大學的科研人員進行，他們所用的腦計算機界面（BCI，Brain Computer Interface ) 由美國布朗大學和美國麻省總醫院共同研發。在之前的研究中，病人是用腦計算機界面已經能夠成功地控制電腦中的光標或者機械手臂。
研究人員在接下來的手術中就是要使用相似的技術，來讓病人控制已經癱瘓的四肢，這項技術被稱作「功能電刺激」（FES，Functional Electrical Stimulation）。它可以一次性給 18 塊手臂或腿上的肌肉發送電訊號，完成一系列動作，諸如進食、擦鼻子等。
華盛頓大學的神經科學家 Daniel Moran 說：「這是首次將人與使用 BCI 技術的 FES 設備相連接。他們把整個系統放在了一起。」據了解，該手術將在今年或者明年內完成。
肌肉激活技術早在很久之前就已經在癱瘓的病人身上進行過測試。許多病人在該技術的幫助下可以用手指來按下按鈕，也有人能夠站立或者藉助拐杖走路。如果病人無法控制自己的雙手，這一技術可以使用他控制手臂、脖子、臉頰的大腦信號來激活手部活動。這項新技術用的就是大腦自己的信號來控制其他肌肉。
這一新設備的核心就是大腦植入體，研究人員在大腦控制手部運動的區域「運動皮質」之下 1.5mm 處放入由 96 個電極組成的長約 4mm 的探針。該植入體可以記下病人想要運動時大腦發出的電信號。
在準備正式手術之前，研究人員最近用腦芯片成功地控制了虛擬的肌肉。他們本次臨床試驗的代號為 BrainGate2（大腦之門 2）。該項目的首席調查員、凱斯西儲大學的生物醫學工程主席 Robert Kirsch 說：「病人在腦海中想象‘往右、往上動’，芯片中的控制器就可以給正確的肌肉發送正確的動作指令。」
當前版本的植入芯片模型一共可以控制 29 塊肌肉，可分為 138 個肌肉元素，總計 11 個節點。在他們之前的試驗中，癱瘓病人用眼睛看着電腦畫面中的虛擬手臂，用腦袋去想象着控制手臂，畫面上的手臂成功地根據病人的思維移動到了制定的紅色區域內。
麻省總醫院的神經學家、布朗大學工程學副教授 Legh Hochberg 說，這一實驗室非常重要的里程碑。他說，最近在猴子身上的成功實驗為我們在人體身上做實驗提供了不小的動力。
但即便這個實驗成功，重喚肢體機能之後四肢並不能為病人提供觸覺。在凱斯西儲大學的另外一個實驗小組中，研究人員正測試一個為病人提供觸覺的反饋系統。理論上來說，感覺反饋系統也可以直接在大腦中進行處理。
神經科學家也在抓緊研製更好的大腦植入體。當前的界面只能收集部分動作和動作方向，下一版本將收集更多肌肉運動指令，雖然很具挑戰但卻可以實現還原更多真實的動作。未來還將實現無線數據傳遞，利用顱骨傳導器來無線連接處理設備和大腦，讓外置的設備來更快地讀取、分析大腦信號。
來源：TechnologyReview