新技术实现翻译神经信号运动瘫痪肢体
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目前,瘫痪病人可以通过脑机接口技术来获得一定的肢体活动能力,这项技术的运作原理是把大脑发出的神经信号翻译成运动信号,然后通过一个诸如外置机械手臂的设备来读取这些信号进行运动。
而美国康奈尔大学的研究人员最近发明了一种新的脑机接口模式,可以让瘫痪病人不需要额外的运动设备,只利用他们的大脑神经信号就可以控制已经麻痹的肢体。
在瘫痪病人的大脑中,与肢体运动有关的运动皮质区依然是活跃的,只是大脑发出的运动指令传递到肢体的过程受到了阻碍。新技术正是利用了这点,在这些瘫痪病人的大脑运动皮质区植入感受器,记录下神经信号,并使用叫做“数学译码器”的设备把这些信号转化成所需的运动。
在这项已发布于《自然通讯》期刊上的研究中,康奈尔大学电子与计算机工程系的助理教授Maryam Shanechi以及哈佛大学医学院的神经外科助理教授Ziv Williams描述了一种可以帮助大脑直接把命令传输到瘫痪肢体上的“骨髓修复”技术,在展示过程中,这种新技术实现了让一个实验对象通过自身的神经信号来控制另一个实验对象的肢体。
实验中的有两个独立的动物,其中一个动物利用神经活动信号来决定另一个动物要运动的身体部位,研究小组发明的算法可以把神经信号解码,并对第二个动物的脊髓进行刺激,让第二个动物的目标身体区域发出实际运动。
Maryam Shanechi表示,实现这项技术的难点不仅仅是如何把神经活动信号转化为有意运动的信号,还需要根据转化后的目标运动对动物的脊髓进行适当的刺激,才能让瘫痪肢体做出符合既定目标的运动。
据了解,使用不同的两个动物来测试瘫痪肢体的运动尚属首次,先前的实验都只使用了单个的动物并且要运动的肢体只是暂时麻痹的。这次的实验显示,研究人员已有能力实现神经信号的跨个体翻译和传递,这两个个体间不需要有生理上的关联,而这就好像瘫痪患者的大脑与瘫痪肢体之间的相互独立状态。(实习编译:陈鹭榕 审校:邱天华)
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