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植入式大腦微芯片讓首例癱瘓者手臂“復活”

2016-04-15 來(lái)源:健客網(wǎng)社區  標簽: 掌上醫生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護膚
摘要:兩年前,24歲的IanBurkhart來(lái)自俄亥俄州的都柏林接受了一個(gè)微芯片植入他的大腦。這讓他在實(shí)驗室連上有線(xiàn)設備時(shí),右手、手腕和手指能夠“復活”。由現在是Feinstein醫學(xué)研究所的ChadBouton領(lǐng)導的研究小組,從那時(shí)起就開(kāi)始研究Burkhart。如今他們的研究結果在線(xiàn)發(fā)表在4月13日的Nature上。

  一個(gè)四肢癱瘓的人如今成為第一個(gè)移植康復技術(shù)的被實(shí)施者。微芯片從大腦發(fā)出信號給肌肉,允許他活動(dòng)右手和手腕。該技術(shù)還提供了大腦如何對損傷反應的新見(jiàn)解。

  兩年前,24歲的IanBurkhart來(lái)自俄亥俄州的都柏林接受了一個(gè)微芯片植入他的大腦。這讓他在實(shí)驗室連上有線(xiàn)設備時(shí),右手、手腕和手指能夠“復活”。由現在是Feinstein醫學(xué)研究所的ChadBouton領(lǐng)導的研究小組,從那時(shí)起就開(kāi)始研究Burkhart。如今他們的研究結果在線(xiàn)發(fā)表在4月13日的Nature上。

  植入芯片讓癱瘓者手部能運動(dòng)

  之前的研究表明當脊髓受損后,大腦進(jìn)行從“重組”——再建連接。但是這個(gè)新的研究建議當受傷后重組出現的程度可能比以前假設的要低。Bouton說(shuō):“這給了我們很多希望,當受傷后在大腦中可能沒(méi)有多少神經(jīng)的變化,我們可以繞過(guò)脊髓受損區域來(lái)恢復運動(dòng)。”之前,這樣的“神經(jīng)搭橋”已經(jīng)在猴子中做了,人的大腦信號已經(jīng)被解碼和用于驅動(dòng)機器人假肢。但是這是第一次一個(gè)人能讓自己的身體的部分復活。

  從肩膀以下癱瘓的Burkhart只可以很小程度地移動(dòng)他的肩膀和肘部,因為他在19歲的時(shí)候在海灘沖浪時(shí)折斷了脖子。后來(lái)他發(fā)現在他家25分鐘路程處,俄亥俄州立大學(xué)的研究者正在開(kāi)發(fā)康復技術(shù)就決定成為微芯片植入的志愿者。

  Bouton和他的同時(shí)在Burkhart試圖做手部運動(dòng)時(shí)對其大腦進(jìn)行fMRI(功能性磁共振成像)。這確定了運動(dòng)皮層(這個(gè)區域的大腦和運動(dòng)相關(guān))的精確區域。然后實(shí)施外科手術(shù)植入一個(gè)靈活的芯片,當Burkhart想移動(dòng)他的手時(shí)檢測出現的電活動(dòng),并通過(guò)電纜傳遞給計算機。機器學(xué)習算法將其轉化為電信號,并傳遞到一個(gè)包圍Burkhart右前臂的柔軟的套筒并刺激他的肌肉。他說(shuō):“這是第一天我們把它連接起來(lái),我能夠得到運動(dòng),可以打開(kāi)和合上我的手。”

  自那以后,他已經(jīng)參加一個(gè)星期三次的訓練。作為結果,Burkhart現在能夠讓獨立的手指運動(dòng)和執行六個(gè)不同的手腕和手的運動(dòng),在其它事情上,他可以拿起一杯水甚至是玩以吉他為基礎的視頻游戲。

  對大腦的了解

  這項研究提供了對大腦適應和利用新情況的能力的了解。很有趣的是,在受傷的數年后,這些回路已經(jīng)假定為不能做什么了,卻還和手部運動(dòng)有關(guān)。

  Burkhart的大腦已經(jīng)學(xué)會(huì )和他復活的手及手部肌肉協(xié)作,他已經(jīng)有了一定的控制能力。他移動(dòng)物體時(shí)保持緊握的能力已經(jīng)逐漸改善,這和他大腦的活動(dòng)顯著(zhù)改善有關(guān)。由Bouton開(kāi)發(fā)的算法及時(shí)適應這種大腦活動(dòng)的變化,對患者有效學(xué)習并微調他的動(dòng)作。

  不過(guò)裝置讓Burkhart的自由受到局限性,這套系統只能在實(shí)驗室里使用,目前需要在每個(gè)開(kāi)始的部分重新校準。這個(gè)過(guò)程是耗時(shí)和相對技術(shù)化的。人們真正需要的是每天都穩定的而且不需要校準。

  Burkhart也不會(huì )覺(jué)得他是被操縱的對象,系統提供了大腦與手的感覺(jué)反饋可以使他更有效地調整自己的握力,并拿起他看不到的物體。

  現在還不清楚在沒(méi)有像Burkhart那樣有殘留的肘部和肩部運動(dòng)的人中,或者是那些肌肉總是收縮(這是一個(gè)比較普遍的問(wèn)題)的人中神經(jīng)搭橋是否還工作。但能夠綜合大腦信號的記錄,產(chǎn)生肌肉收縮讓手部做正確的事是進(jìn)了很大的一步。

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