迴紋針大小的大腦植入物讓思想可以控制外骨骼

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義肢存在已久,隨著奈米技術的發展,產生了人工皮膚,讓截肢者用義肢也能有「感覺」。手術進步代表著義手也可以連結到我們的神經系統。一份在自然生物科技雜誌(Nature Biotechnology)發表的研究展示了令人難以置信,新的小型大腦植入物,經由介面,有可能可以用思想控制整個外骨骼。

不像現今一些義肢系統是重新連結到已截斷或受損的神經,這個介面是用一項簡單、快速且低風險的手術直接將只有迴紋針大小的裝置植入大腦,這個小侵入裝置放置於血管內,可以記錄來自大腦運動皮層,負責協調運動的高品質訊號。

這個裝置做過190天的羊隻活體實驗,這些動物在比較解剖學上有跟人腦相似的運動皮層。植入的電極隨著時間記錄了皮層的電訊號,有些是用電刺激羊的前肢強制產生的。這些數據會拿來與直接用手術植入大腦表面的電極陣列所得到的商用數據做比較。

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研究作者們下了結論認為,他們的電極記錄皮層訊號可以媲美傳統類型的訊號。重要的是這個植入電極不會讓植入的血管內部凝血也不會為害到血管。值得注意的是,當電極隨著時間越來越融入血管,記錄下來的數據品質也會越來越好。

這種電極確定能夠記錄羊隻的運動皮層訊號,研究作者們開始推測如果用在人類身上會怎麼樣。墨爾本大學的生物醫學工程師兼聯合首席研究員Nicholas Opie博士在聲明中說他的團隊希望能在人體實驗中讓「三名癱瘓者可以用大腦直接控制外骨骼」,這項實驗將在2017年實施。

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他補充說:「現今的義肢是用手動操作搖桿來控制外骨骼,切換行走時的各種動作:站立、開始行走、停止行走,轉向。我們的電極會是第一個可以直接用思想控制動作的裝置。」

美國軍事科技機構國防高等研究計劃署DARPA認為這種介面的其中一個問題就是不容易從大腦得到高解析度的訊號。的確,新研究的作者們注意到直到目前,還沒有使用植入的電極成功詳細記錄大腦電訊號活動的報導。

然而,新研究指出植入可以同時紀錄局部神經組織電訊號及電刺激該組織的電極不是新的概念,已存在的長期植入的心律調整器與去顫器都是這種類型。他們的新裝置驗證的是這樣的概念也可應用在神經,不需經過高風險開腦手術,就可以明顯增加記錄訊號的能力。

來源: Iflscience