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年4月13日,《自然》杂志上发表了俄亥俄州立大学ChadBouton领衔的研究团队的研究成果,通过病人大脑皮层旁路辅助,让瘫痪的手臂恢复功能。全世界数百万人不幸瘫痪是因为大脑和肌肉之间的神经信号传导被破坏而导致了瘫痪。长期以来科学家设计由神经控制假肢装置被用来恢复病人丧失的功能,最近的研究发展表明可以用电路形成“神经旁路“绕过已经断开通路,重新连接神经肌肉系统反射弧。
之前的研究已经证明,记录大脑皮层的电信号可以被解码而且可以提取相关的运动信息。实现了非人类灵长类动物和瘫痪病人通过想象来控制计算机和机器人手臂。在非人灵长类实验动物中,这些类型的信号也被用来激活和驱动瘫痪臂部肌肉。最近科学家实现了大脑皮层记录的信号可以实时地链接到肌肉,激活并恢复瘫痪患者运动功能。
通过一个长期植入颈脊髓损伤导致瘫痪的病人大脑皮质内的微电极阵列,科学家记录四肢运动引起的大脑皮层多运动神经元的活动。研究人员应用机器学习算法来解码的神经元活动,并通过定制高分辨率神经肌肉电刺激系统激活并控制病人的前臂肌肉。该系统成功实现了使病人区分手指的动作并且使病人实现六种不同的手腕和手部动作连续皮层控制。此外,他能够使用该系统来完成相关的日常生活功能任务。
临床评估表明,使用该系统时,他的运动损害从第五到第六颈椎(C5-C6)改善到第七颈椎到第一胸椎(C7-T1)单方面级,赋予他的临界能力把握,操纵和释放的能力。这是科学家首次证明了在一个瘫痪的人使用大脑皮质记录的信号能够成功激活并控制肌肉的运动。这项结果都在推进神经控制的瘫痪肢体恢复功能方面有着里程碑式的意义,将给全球范围内的瘫痪病人的生活改善带来新的希望。
其实类似的技术成熟后可以应用在更多领域,比如人脑控制的外骨骼机器人,可以用于战场救护。社交媒体可以使用“人脑遥控手”,那时即使远隔万里也可以“亲密接触”。亲爱的读者,您有什么想法欢迎讨论。
References:BoutonCE,ShaikhouniA,AnnettaNV,BockbraderMA,FriedenbergDA,NielsonDM,SharmaG,SederbergPB,GlennBC,MysiwWJ,MorganAG,DeogaonkarM,RezaiAR.,“Restoringcorticalcontroloffunctionalmovementinahumanwithquadriplegia,”Nature.Apr13.doi:10./nature.
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