據英國廣播公司(**)12月17日報道,美國科學家近日表示,他們利用人體大腦自然活動能力來直接操控假肢的研究取得了新的突破。研究人員在醫學權威雜志《柳葉刀》發表論文,講述了一名安裝了這種先進假肢的女士是如何自動撿拾、移動和擺放物品,并稱其靈活程度媲美真正的手臂。
癱瘓或者肢體的截肢會導致手部指向,抓持,操作和移動物體功能的喪失,而這些功能都是日常生活中所必須。腦-機接口可以為這些喪失功能的人群提供一種解決方案。日前,來自美國匹茲堡老兵醫學(Veteran Affair)中心,匹茲堡醫學中心(UPMC)康復科,和匹茲堡大學生物醫學工程系的Jennifer L Collinger PhD實現了這一夢想。他通過在一位四肢癱瘓患者皮質內植入電極,利用神經生物學方法控制高性能假肢,這種假肢可以自由實現各種空間活動。這些研究成果發表于最新一期的《Lancet》首頁上。
研究者在一位52歲四肢癱瘓的患者腦皮質區植入了兩個96-通道的皮質區微電極。通過在這個參與者的假肢上實現七個自由度的活動(三維的平移,三維的旋轉和一維的抓持)來對其進行評估。整個試驗進行了13周。通過臨床方法評估參與者控制假肢,進行上肢活動的能力。參與者在訓練的第二天就能夠順利的利用假肢在三維空間內進行活動。在13周后,七個維度的活動可以常規順利完成。按照目標-界定完成的任務成功率是91.6%(標準差4.4)vs中位成功率6.2%(95%置信區間2.0-15.3)。完成時間也得到了改善(從平均的148s[SD60]下降到了112s并且尋路效率(從0.30[0·04]上升到了0·38[0·02])。參與者同時可以熟練利用假肢進行協調及抓持動作,在上肢功能上可以獲得明顯的臨床受益,尚未報道任何不良反應。
隨著神經假肢領域的進展,患有長期癱瘓的個體可以通過自然而直觀的命令信號來進行假肢手平移活動,旋轉及觸及等活動,可以通過這些活動來實現日常生活自理。據悉,科學家們正在繼續完善這種假肢,以使殘障人士能夠借助它感知物品的質感和溫度。
A圖操作前利用功能化的MRI分析腦部血流情況,確定電極刺激方案。
B圖模塊化假肢和七維運動情況,箭頭所指為發光二極管,測定運動情況。
C圖平移任務的圖示
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