科学家利用大脑信号来帮助瘫痪的手移动

利用计算机、电极阵列和算法让大脑直接向肌肉发出信号

美国西北大学(Northwestern University)的研究人员开发了一种设备,他们说,这种设备可以跳过脊髓,直接将信息从大脑传递到肌肉,使瘫痪的手能够活动。

科学家们希望这种设备有一天能帮助不同程度瘫痪的人再次活动。目前为止,这种设备已经在猴子身上进行了测试。

“我们正在监听来自大脑的自然电信号,这些电信号告诉手臂和手如何运动,并直接将这些信号发送到肌肉,”西北大学范伯格医学院神经科学教授李·e·米勒(Lee E. Miller)说。在一份书面声明中说.“这种从大脑到肌肉的连接可能有一天会被用来帮助因脊髓损伤而瘫痪的患者进行日常生活活动,获得更大的独立性。”

米勒是这项研究的首席研究员。

研究人员设计了微小的植入这是一个多电极阵列,旨在检测大脑中大约100个神经元的活动。该阵列还充当了大脑和计算机之间的接口,计算机用来解码产生手或肢体运动的信号。

米勒说:“我们只能从100个神经元中提取大量的信息,尽管实际上有100万个神经元参与了这种运动。”。“一个原因是,这些是通常向肌肉发送信号的输出神经元。在这些神经元后面还有许多其他神经元正在进行大脑控制运动所需的计算。我们正在查看所有这些计算的最终结果。”

这项研究是继2008年杜克大学的研究之后进行的。那里的研究人员报告说,他们已经与日本的科学家合作利用猴子大脑中的神经元控制一个机器人。

科学家们为这个项目工作了10年,他们希望通过这项研究,找到一种帮助瘫痪者行走和重新使用手臂和手的方法。

2007年底,一名成功将飞蛾的大脑与机器人连接起来的科学家预测,2017年至2022年,人类将成为人类使用“混合”电脑——技术和活体有机组织的结合。

亚利桑那大学副教授查尔斯希金斯建造了一个由飞蛾的大脑和眼睛引导的机器人。希金斯说,他将一只鹰蛾绑在机器人上,然后在蛾脑中处理视觉的神经元中植入电极。然后机器人对飞蛾看到的东西做出反应。例如,当有什么东西接近飞蛾时,机器人就让开了。

在西北大学(Northwestern University)最近的一项研究中,科学家们用植入电极记录了猴子抓住一个球、把它举起并扔进一根管子时的脑电波和肌肉信号。研究人员随后利用这些信号的记录开发了一种算法来处理未来的大脑信号,并预测执行特定功能所需的肌肉活动。

该大学报告称,科学家们给猴子注射了一种局部麻醉剂,以阻止肘部的神经活动,导致暂时的、无痛的手部麻痹。

米勒说:“猴子不会完美地使用他的手,但我们认为,有一个运动学习的过程,与你学习使用一个新的电脑鼠标或不同的网球拍的过程非常相似。”“情况不同了,你要学会适应它们。”

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这篇题为“科学家利用大脑信号帮助瘫痪的手移动”的文章最初发表于《计算机世界》

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