- 新型機械手臂：芯片植入和傳感技術讓癱瘓病人恢復觸覺
- 來源：賽斯維傳感器網 發(fā)表于 2016/11/2
18歲時，美國小伙兒NathanCopeland因車禍折斷脖子并傷到脊髓，此后他便無法感覺到或移動自己的腿和小臂。如今，12年后，當一只機械手臂的手指被觸碰到時，Copeland終于有了感覺。這是因為手指上的傳感器同Copeland大腦中的一個植入物相連。
匹茲堡大學生物醫(yī)學專家為Copeland研發(fā)的機械臂，資料圖
在美國匹茲堡大學生物醫(yī)學院開發(fā)的一種電極植入物幫助下，這名癱瘓病人首次獲得了有限的觸感。這種電極植入物能刺激患者的大腦，并使其在機械手臂的手指處感受到像壓力一樣的感覺。
Copeland在接受手術的約1個月后表示稱，他能感覺到每個手指。有時它感覺像是電流，有時像是一種壓力，但大多數情況下，他能在一定的精度內分辨出大部分手指。這種感覺就像是我的手指正在被觸摸或擠壓。
主導此項研究的研究者表示，此項研究基于此前取得的成果：裝有觸覺傳感器的假肢以及連接到截肢留下的殘肢中的神經，使試驗參與者得以感知壓力和紋理。不過，在脊髓受傷的患者中實現(xiàn)這一壯舉更具挑戰(zhàn)性，因為其四肢和大腦的連接已經受到破壞或被切斷。
機械手臂手指上的傳感器被觸摸時，Copeland能分辨出是哪個手指正在被刺激。資料圖
Copeland的軀體感覺皮質中被移植進兩個微電極陣列，每個約4毫米寬。此外，還有兩個電極被放置在控制手和胳膊移動的運動皮質中。來自所有這些電極的電線從他的頭頂伸出，并且和一臺電腦以及一個機械手臂相連。
當研究團隊在植入該設備的4周后刺激感覺大腦區(qū)域時，Copeland經歷了像觸感一樣的感覺。當同其大腦中的電極相關聯(lián)的機械手臂手指上的傳感器被觸摸時，他能分辨出是哪個手指正在被刺激，有時還能分辨出是手指的哪個區(qū)域。這些連接并未隨時間發(fā)生改變，同時，電流刺激沒有損傷到大腦。
不過，此項研究仍存在局限性。盡管Copeland報告稱感覺到了最基本的像壓力一樣的觸摸，但并未經歷對移動、溫度或疼痛的感知。與此同時，他無法感覺到機械手臂的指尖或者拇指。移動芯片或者加入更多芯片或許會讓手更加敏感。然而，和對壓力的感知相比，諸如移動等感覺是由更難接近的大腦區(qū)域感知的。同時，和手相比，對應腳等其他身體部位的大腦區(qū)域也更難接近。
據悉，這些挑戰(zhàn)或許通過研制擁有更多電極的植入物或者利用能被植入大腦更深處的靈活材料得以克服。
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