瘫痪病人通过意念指令控制机器人喝咖啡 [视频]

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本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定代表《大众科学》的观点


脑干特定部位(大脑与脊髓交汇处)的中风可能导致患者意识清醒,但几乎或完全无法移动随意肌。最先进的神经技术试图通过将电信号直接从更高级别的大脑区域(启动运动的运动皮层)传输到机械臂来绕过这种断连。

用于大脑控制机械肢体的技术发展,提高了生物肢体实用替代品的可能性。本周的一项进展是5月17日出版的《自然》杂志发表了一份报告,内容是关于两位瘫痪且无法说话的患者成功地通过直接从运动皮层传输的信号移动了机械臂。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)

患者想象着移动机械臂,这激活了植入皮层的传感器。信号传输到计算机,计算机解码信号并中继手臂定位的指令。BrainGate合作项目涉及退伍军人事务部、布朗大学、马萨诸塞州总医院、哈佛医学院和德国航空航天中心。


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其中一位患者,一位在论文中被确认为 S3 的 58 岁女性,指导连接在机械臂上的五指机器人手抓住一个装有吸管的咖啡罐,并将其送到她的嘴唇边,这是她自 14 年前中风以来第一次能够执行这个动作。观看事件本身和对技术的解释。

领导 BrainGate 演示的布朗大学团队是众多团队之一,这些团队参与了一场高度竞争,有时甚至是尖刻的竞争,以推动这项技术向前发展。去年,杜克大学的 Miguel Nicolelis 及其同事报告说,一只猴子用意念拿起并感受虚拟物体的纹理。匹兹堡大学的 Andrew Schwartz 去年领导了一个项目,其中一名四肢瘫痪的男子使用机械臂与他的女朋友击掌。Schwartz 赞扬了最近的工作,认为它显示了这项技术的可行性:拾取脑信号的电极在五年前植入其中一位患者体内,这表明该技术可能会完整地持续很长时间。“这是一个很好的演示,展示了对于一位长期微电极植入持续五年的闭锁综合征患者来说,如何执行有用的任务,”Schwartz 说。

将脑信号转化为可以控制机器人的指令的想法可以追溯到几十年前,并且有时断断续续地进行。Cyberkinetics Neurotechnology Systems 公司是开始将 BrainGate 技术商业化的公司,在 2009 年停止运营,而目前在《自然》杂志上报道的临床试验是在马萨诸塞州总医院的主持下启动的。“最令人沮丧的事情是看到伟大的技术,但由于商业市场不够大,因此对资助没有太大的兴趣,”Neurotech Reports 新闻通讯的编辑 James Cavuoto 说。“每年只有 10 或 11,000 例脊髓损伤病例。对于投资者来说,这还不是一个足够大的市场来引起他们的兴趣。”尽管如此,竞争可能也有其好处。Schwartz 认为,该领域的进步最终将使截瘫患者能够模仿生物肢体在拿起咖啡杯或挠鼻子时自然而然的“流畅、熟练和优雅的动作”。

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大众科学, edits and reports on emerging advances that have propelled brain science to the forefront of the biological sciences. Stix has edited or written cover stories, feature articles and news on diverse topics, ranging from what happens in the brain when a person is immersed in thought to the impact of brain implant technology that alleviates mood disorders such as depression. Before taking over the neuroscience beat, Stix, as 大众科学's special projects editor, was responsible for the magazine's annual single-topic special issues, conceiving of and producing issues on Albert Einstein, Charles Darwin, climate change and nanotechnology. One special issue he oversaw on the topic of time in all of its manifestations won a National Magazine Award. With his wife Miriam Lacob, Stix is co-author of a technology primer called Who Gives a Gigabyte? A Survival Guide for the Technologically Perplexed.

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