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回纹针大小的大脑植入物让思想可以控制外骨骼

义肢存在已久,随着纳米技术的发展,产生了人工皮肤,让截肢者用义肢也能有“感觉”。手术进步代表着义手也可以连结到我们的神经系统。一份在自然生物科技杂志(Nature Biotechnology)发表的研究展示了令人难以置信,新的小型大脑植入物,经由介面,有可能可以用思想控制整个外骨骼。

不像现今一些义肢系统是重新连结到已截断或受损的神经,这个介面是用一项简单、快速且低风险的手术直接将只有回纹针大小的装置植入大脑,这个小侵入装置放置于血管内,可以记录来自大脑运动皮层,负责协调运动的高品质讯号。

这个装置做过190天的羊只活体实验,这些动物在比较解剖学上有跟人脑相似的运动皮层。植入的电极随着时间记录了皮层的电讯号,有些是用电刺激羊的前肢强制产生的。这些数据会拿来与直接用手术植入大脑表面的电极阵列所得到的商用数据做比较。

研究作者们下了结论认为,他们的电极记录皮层讯号可以媲美传统类型的讯号。重要的是这个植入电极不会让植入的血管内部凝血也不会为害到血管。值得注意的是,当电极随着时间越来越融入血管,记录下来的数据品质也会越来越好。

这种电极确定能够记录羊只的运动皮层讯号,研究作者们开始推测如果用在人类身上会怎么样。墨尔本大学的生物医学工程师兼联合首席研究员Nicholas Opie博士在声明中说他的团队希望能在人体实验中让“三名瘫痪者可以用大脑直接控制外骨骼”,这项实验将在2017年实施。

他补充说:“现今的义肢是用手动操作摇桿来控制外骨骼,切换行走时的各种动作:站立、开始行走、停止行走,转向。我们的电极会是第一个可以直接用思想控制动作的装置。”

美国军事科技机构国防高等研究计划署DARPA认为这种介面的其中一个问题就是不容易从大脑得到高解析度的讯号。的确,新研究的作者们注意到直到目前,还没有使用植入的电极成功详细记录大脑电讯号活动的报导。

然而,新研究指出植入可以同时纪录局部神经组织电讯号及电刺激该组织的电极不是新的概念,已存在的长期植入的心律调整器与去颤器都是这种类型。他们的新装置验证的是这样的概念也可应用在神经,不需经过高风险开脑手术,就可以明显增加记录讯号的能力。

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