绕过损伤脊椎 机械手臂让瘫痪病人重获触觉

  次阅读 来源:互联网(转载协议) 2016-10-17 10:46 我要评论(0)

像Nathan Copeland这样有某种形式残疾的人在全球范围内超过10亿,大约占世界人口的15%。大多数病患都会选择为自己安上义肢,然而对于脊椎受损的病患来说,由于大脑与四肢的连接已经被中断,义肢的作用对于他们来说微乎其微—— 他们无法自主控制肢体的运动,更无法通过这些缺乏触觉反馈的人工假肢来感受周围的世界。

既然身体的控制中心在大脑,那么,能否直接“ 越过” 脊椎系统,只依靠大脑来控制人工肢体?

近日,美国匹兹堡大学与匹兹堡大学医疗中心合作,研发了一款能够 直接通过大脑活动控制的机械手臂。这款机械手臂 不仅可以做出相应的动作,而且设备上装载的传感器还使得机械手臂第一次具备了可传递触觉反馈的双向交流功能 。

要操控这个机械手臂,患者首先要在大脑相应的感应皮层中植入一些微型电极,用于接收从机械手臂上发出的触觉信号。这些电极的体积非常小,直径甚至比不上一粒细沙。在实验室中,当实验人员在机械手臂上按压时,Copeland几乎能够马上感觉到右手臂上施加的压力,而整个过程都是直接越过脊椎的参与实现的。

在十几年前,当Copeland还是青少年的时候,他在一个雨天发生了意外车祸,之后便被诊断为四肢瘫痪,除了肩膀还有少部分的活动能力外,其他地方已经不能动弹。Copeland 决定参与这个实验项目是五年前的事情。当时,一个由外科手术医生、生物治疗工程师和复健医疗师组成的队伍希望能够研发出一款帮助瘫痪病人重获触觉的技术。不过比起用大脑控制机械手臂运动,让身体重新接收到触觉反馈才是团队面临的最大难题。

在过去的几个月,30岁的Copeland 一直与实验团队合作,不断对机械手臂进行试验。去年春天,医生通过寻找感知右手的大脑皮层区域,在 Copeland 大脑左半球植入了四个微型电极。在此之前,Copeland 的已经在脑部植入了用于控制机械手臂运动的芯片。在电极植入完成后,实验人员蒙上了 Copeland 的眼睛,看 Copeland 能否通过机械手臂接收到相应的触觉反溃结果是,Copeland 能够准确判断出实验人员碰的是哪一根手指,甚至还能说出具体的位置。

“ 我几乎可以感受到任何一个地方,”Copeland 说道,“ 在绝大多数情况下,我不仅能够判断出位置,还能感受到用力的方向和大小 。”

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