新技術實現翻譯神經訊號運動癱瘓肢體
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目前,癱瘓病人可以通過腦機介面技術來獲得一定的肢體活動能力,這項技術的運作原理是把大腦發出的神經訊號翻譯成運動訊號,然後通過一個諸如外接機械手臂的裝置來讀取這些訊號進行運動。
而美國康奈爾大學的研究人員最近發明了一種新的腦機介面模式,可以讓癱瘓病人不需要額外的運動裝置,只利用他們的大腦神經訊號就可以控制已經麻痺的肢體。
在癱瘓病人的大腦中,與肢體運動有關的運動皮質區依然是活躍的,只是大腦發出的運動指令傳遞到肢體的過程受到了阻礙。新技術正是利用了這點,在這些癱瘓病人的大腦運動皮質區植入感受器,記錄下神經訊號,並使用叫做“數學譯碼器”的裝置把這些訊號轉化成所需的運動。
在這項已釋出於《自然通訊》期刊上的研究中,康奈爾大學電子與計算機工程系的助理教授Maryam Shanechi以及哈佛大學醫學院的神經外科助理教授Ziv Williams描述了一種可以幫助大腦直接把命令傳輸到癱瘓肢體上的“骨髓修復”技術,在展示過程中,這種新技術實現了讓一個實驗物件通過自身的神經訊號來控制另一個實驗物件的肢體。
實驗中的有兩個獨立的動物,其中一個動物利用神經活動訊號來決定另一個動物要運動的身體部位,研究小組發明的演算法可以把神經訊號解碼,並對第二個動物的脊髓進行刺激,讓第二個動物的目標身體區域發出實際運動。
Maryam Shanechi表示,實現這項技術的難點不僅僅是如何把神經活動訊號轉化為有意運動的訊號,還需要根據轉化後的目標運動對動物的脊髓進行適當的刺激,才能讓癱瘓肢體做出符合既定目標的運動。
據瞭解,使用不同的兩個動物來測試癱瘓肢體的運動尚屬首次,先前的實驗都只使用了單個的動物並且要運動的肢體只是暫時麻痺的。這次的實驗顯示,研究人員已有能力實現神經訊號的跨個體翻譯和傳遞,這兩個個體間不需要有生理上的關聯,而這就好像癱瘓患者的大腦與癱瘓肢體之間的相互獨立狀態。(實習編譯:陳鷺榕 審校:邱天華)
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