“神經接口”技術讓截肢者可以用意念來移動仿生肢體

“神經接口”技術讓截肢者可以用意念來移動仿生肢體

科學家發明了一種新技術,可以讓截肢者通過意念移動假肢上的手指。

所謂的“神經接口”技術使用肌肉移植、電極和機器學習算法來放大來自截肢者殘肢的微弱神經信號,這樣仿生手就可以實時接收這些信號。

“神經接口”技術讓截肢者可以用意念來移動仿生肢體

美國的研究人員表示,他們的技術可以在不做任何調整的情況下使用近一年,可以讓截肢者精確控制假肢手。

美國密歇根大學醫學院的整形外科教授、該研究的合著者羅伯特·奧尼爾博士說:“這是多年來截肢患者在運動控制方面取得的最大進步。”

“我們開發了一種技術,利用病人殘肢上的神經,為假肢裝置提供個性化的手指控制。​”

“有了它,我們已經能夠提供一些世界上最先進的假肢控制。”

四名參與者參與了這項發表在《科學轉化醫學》雜誌上的研究。

所有的測試對象都使用了美國醫療設備公司開發的Mobius Bionics LUKE手臂。

由於截肢肢體的周圍神經信號太微弱,電極無法捕捉到,研究人員找到了一種方法來放大這些信號,這些信號將神經包裹在微小的肌肉移植物中。

這些肌肉移植物在三個月內再生併發育出神經和血管,從而阻止了導致幻肢痛的神經團的生長。

植入肌肉的電極能夠記錄周圍神經信號,並將其實時傳遞到假手上。

奧尼爾博士說:“我們設計了一種僅用一塊肌肉就可連接周圍控制神經的方法。”

“當一個微小的外圍信號從神經向下傳遞時,它就會向下傳遞到肌肉,變成一個巨大的肌肉信號。”

在實驗室裡,參與者可以用鉗子夾起積木,然後用他們的思維不斷地移動他們的拇指。

“神經接口”技術讓截肢者可以用意念來移動仿生肢體

此外,他們還能舉起圓形物體,甚至玩石頭、剪刀、布的遊戲。

密歇根大學工程學院生物醫學工程副教授辛迪·切斯特克博士是這項研究的作者之一,她說:“現在我們可以獲取與單個拇指運動、拇指多自由度運動和單個手指相關的信號。”

“這為上肢假肢使用者打開了一個全新的世界。”

研究人員說,他們的神經界面可以工作長達300天而無需重新調整。

參與研究的喬·漢密爾頓( Joe Hamilton)在2013年的一場煙花事故中失去了手臂,他說:“就好像你又有了一隻手。”

“你可以用這隻手做任何你能做的事情。它讓你回到正常的感覺。”

研究人員目前正在尋找新的參與者作為正在進行的臨床試驗的一部分。

有可能用意念控制機器人嗎?

被採訪者:瑞安·庫克,聖奧爾本斯

是的,確實是這樣的。美國國防高級研究計劃局(DARPA)為上肢截肢者提供了一個由大腦控制的假肢手臂。當使用者思考各種各樣的動作時,手臂就會接收到相應的大腦信號,這些信號會出現在截肢處剩餘的神經中。憑藉驚人的靈巧,使用者可以從信封中取出信件,甚至可以將雞蛋從一個盒子移到另個盒子。

“神經接口”技術讓截肢者可以用意念來移動仿生肢體

但是,除了政府資助的研究項目,佛蒙特州的業餘愛好者和工程師威廉·奧德特( WiliamAudette)用他的腦電波控制著一個小玩具機器人。他使用的是一種叫做 OpenBCI的開放硬件,頭上的電極接收腦電波。這種程度的控制是粗糙的,但它

證明了腦電圖技術、機器學習和機器人技術的進步確實正在引領我們進入一個時代,在這個時代,我們可以通過思維的力量來控制設備。

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