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大脑计算机界面可帮助瘫痪者再次感觉

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想象一下发生事故,使您无法感觉到手臂和手指的任何感觉。现在想象一下,十年后,通过与大脑直接连接的受精神控制的机械臂恢复这种感觉。

文章由罗布·冈特

那就是28岁的内森·科普兰德(Nathan Copeland)在接受脑部手术后,与匹兹堡大学和UPMC的研究人员开发的脑计算机接口(BCI)相连的经历。在今天在线发表于《科学转化医学》上的一项研究中,由皮特(Pitt)物理医学和康复学助理教授罗伯特·盖恩特(Robert Gaunt)博士领导的专家团队首次在人类中证明了一种允许柯普兰先生的技术通过他的大脑控制的机械臂体验触摸的感觉。

“这项研究的最重要结果是,感觉皮层的微刺激可以引起自然感觉而不是刺痛,”该研究的合著者安德鲁·B·史瓦兹博士说,他是皮特学院神经生物学杰出教授和系统神经科学系主任医学博士,并且是匹兹堡大学脑研究所的成员。这种刺激是安全的,诱发的感觉在数月内稳定。为了更好地理解帮助患者做出更好运动所需的刺激方式,仍然需要进行大量研究。”

这不是Pitt-UPMC团队首次尝试BCI。四年前,研究合著者詹妮弗·科林格(Jennifer Collinger)博士,匹兹州物理医学与康复学系助理教授,弗吉尼亚州匹兹堡医疗保健系统的研究科学家,该团队展示了BCI,该技术帮助了由退行性疾病引起的四肢瘫痪。全世界都可以看到Scheuermann用心智控制的机器人手臂为自己喂巧克力的视频。在此之前,蒂姆·海姆斯(Tim Hemmes)在一场摩托车事故中瘫痪,伸出手与女友握手。

但是,我们的手臂自然移动并与周围环境互动的方式不仅仅是因为思考和移动正确的肌肉。我们可以通过触摸来区分一块蛋糕和一个汽水罐,比起汽水罐更轻柔地捡起蛋糕。我们从触觉上获得的不断反馈至关重要,因为它告诉大脑移动的位置和移动量。

对于Gaunt博士和其他研究团队而言,这是BCI的下一步。当他们寻找合适的人选时,他们开发并完善了系统,使来自机械臂的输入信号通过植入植入大脑的微电极阵列传输,大脑中控制着手部动作和触摸的神经元位于该大脑中。由Blackrock Microsystems开发的微电极阵列及其控制系统,以及由约翰·霍普金斯大学的应用物理实验室制造的机械臂,构成了所有难题。

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