癱瘓病人透過意念指令控制機器人喝咖啡 [影片]

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腦幹特定部位(大腦與脊髓交匯處)的中風可能導致患者意識清醒,但幾乎或完全無法移動隨意肌。最先進的神經技術試圖透過將電訊號直接從更高級別的大腦區域(啟動運動的運動皮層)傳輸到機械臂來繞過這種斷連。

用於大腦控制機械肢體的技術發展,提高了生物肢體實用替代品的可能性。本週的一項進展是5月17日出版的《自然》雜誌發表了一份報告,內容是關於兩位癱瘓且無法說話的患者成功地透過直接從運動皮層傳輸的訊號移動了機械臂。(《大眾科學》是自然出版集團的一部分。)

患者想象著移動機械臂,這激活了植入皮層的感測器。訊號傳輸到計算機,計算機解碼訊號並中繼手臂定位的指令。BrainGate合作專案涉及退伍軍人事務部、布朗大學、馬薩諸塞州總醫院、哈佛醫學院和德國航空航天中心。


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其中一位患者,一位在論文中被確認為 S3 的 58 歲女性,指導連線在機械臂上的五指機器人手抓住一個裝有吸管的咖啡罐,並將其送到她的嘴唇邊,這是她自 14 年前中風以來第一次能夠執行這個動作。觀看事件本身和對技術的解釋。

領導 BrainGate 演示的布朗大學團隊是眾多團隊之一,這些團隊參與了一場高度競爭,有時甚至是尖刻的競爭,以推動這項技術向前發展。去年,杜克大學的 Miguel Nicolelis 及其同事報告說,一隻猴子用意念拿起並感受虛擬物體的紋理。匹茲堡大學的 Andrew Schwartz 去年領導了一個專案,其中一名四肢癱瘓的男子使用機械臂與他的女朋友擊掌。Schwartz 讚揚了最近的工作,認為它顯示了這項技術的可行性:拾取腦訊號的電極在五年前植入其中一位患者體內,這表明該技術可能會完整地持續很長時間。“這是一個很好的演示,展示了對於一位長期微電極植入持續五年的閉鎖綜合徵患者來說,如何執行有用的任務,”Schwartz 說。

將腦訊號轉化為可以控制機器人的指令的想法可以追溯到幾十年前,並且有時斷斷續續地進行。Cyberkinetics Neurotechnology Systems 公司是開始將 BrainGate 技術商業化的公司,在 2009 年停止運營,而目前在《自然》雜誌上報道的臨床試驗是在馬薩諸塞州總醫院的主持下啟動的。“最令人沮喪的事情是看到偉大的技術,但由於商業市場不夠大,因此對資助沒有太大的興趣,”Neurotech Reports 新聞通訊的編輯 James Cavuoto 說。“每年只有 10 或 11,000 例脊髓損傷病例。對於投資者來說,這還不是一個足夠大的市場來引起他們的興趣。”儘管如此,競爭可能也有其好處。Schwartz 認為,該領域的進步最終將使截癱患者能夠模仿生物肢體在拿起咖啡杯或撓鼻子時自然而然的“流暢、熟練和優雅的動作”。

Gary Stix, senior editor of mind and brain topics at 大眾科學, 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 大眾科學'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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