首先,大脑计算机接口帮助瘫痪的人再次感觉
想象一下在一次事故中,让你无法感觉到你的手臂和手指的感觉。现在想象一下,恢复感觉,十年后,通过了一种能用思维进行控制的机械臂是直接连接到你的大脑。
这是28岁的内森•科普兰经历后他的脑部手术,并连接到大脑计算机接口(BCI),匹兹堡大学的研究人员开发的,UPMC。在今天在线发表的一项研究科学转化医学Robert憔悴的领导的一个专家小组,博士,助理教授物理医学在皮特和康复,展示了人类有史以来第一次技术允许科普兰先生经验通过机械手臂触摸的感觉,他和他的大脑控制。
“这项研究最重要的结果是microstimulation感觉皮层可以引起自然感觉刺痛,”研究作者安德鲁·b·施瓦茨博士,著名神经生物学和椅子上系统神经科学教授皮特医学院和匹兹堡大学大脑研究所的一员。“这刺激是安全的,和唤起感觉稳定的几个月。仍有很多研究需要进行更好地理解刺激模式需要帮助病人更好地运动。”
这不是在BCI Pitt-UPMC团队的第一次尝试。四年前,Jennifer冷却研究的合著者,博士,副教授,皮特的物理医学与康复,VA匹兹堡医疗体系和研究的科学家,和团队展示了BCI帮助Jan本篇退行性疾病引起的四肢瘫痪。本篇报告喂养自己的视频巧克力使用受雇机械手臂被世界各地。蒂姆•等等之前,在一次摩托车事故中瘫痪,还伸出手来摸手和他的女朋友。
但我们的手臂自然地移动和与周围环境的互动不仅仅是由于思维和移动正确的肌肉。我们能够区分一块蛋糕和一杯苏打水可以通过接触,比可以轻轻地拿起蛋糕。不断的反馈我们收到的触觉是至关重要的,因为它告诉大脑和多少。
憔悴的博士和其他研究团队,这是BCI的下一步。为他们寻找合适的候选人,他们开发和提炼他们的系统,输入机械手臂的传播通过微电极阵列植入大脑的神经元控制手运动和触摸。微电极阵列及其控制系统,它是由贝莱德微系统,随着机械臂,由约翰霍普金斯大学应用物理实验室,形成所有的困惑。
2004年冬天,科普兰先生,住在宾夕法尼亚州西部,在雨天晚上开车的时候,他在一次车祸中,他的脖子,他的脊髓受伤,让他从胸部和四肢瘫痪,无法感觉低或移动他的胳膊和腿,和他所有的日常活动和需要援助。他18岁的时候,在他大学一年级追求学位纳米加工,高中后在先进的科学课程。
他试图继续他的研究,但是健康问题迫使他把他的程度。他一直忙着去音乐会和志愿参加匹兹堡日本文化社会,非营利组织,约定在日本卡通动漫的艺术,科普兰先生成为了事故发生后他感兴趣的东西。
对事故发生后,他在皮特的注册登记自己的病人愿意参加临床试验。近十年后,皮特研究小组问他是否有兴趣参与试验研究。
他通过了筛选试验后,内森去年春天被推到手术室。研究共同调查UPMC神经外科医生伊丽莎白。泰勒,医学博士,Ph.D., assistant professor, Department of Neurological Surgery, Pitt School of Medicine, implanted four tiny microelectrode arrays each about half the size of a shirt button in Nathan's brain. Prior to the surgery, imaging techniques were used to identify the exact regions in Mr. Copeland's brain corresponding to feelings in each of his fingers and his palm.
“我能感觉到所有的手指是一个非常奇怪的感觉,”科普兰先生说手术后大约一个月。“有时感觉电,有时它的压力,但在大多数情况下,我可以告诉大部分的手指与明确的精度。感觉我的手指越来越感动或推。”
这时,科普兰先生能感觉到压力和区分的强度在某种程度上,虽然他不能确定物质热或冷,泰勒博士解释道。
迈克尔去骨,医学博士,professor of physical medicine and rehabilitation at Pitt, and senior medical director of post-acute care for the Health Services Division of UPMC, recounted how the Pitt team has achieved milestone after milestone, from a basic understanding of how the brain processes sensory and motor signals to applying it in patients
“慢慢地,我们一直在研究前进。四年前我们演示了运动的控制。现在憔悴博士和他的团队把我们学到的东西在我们的测试中与蒂姆和Jan-for我们有很深的感激和显示我们如何制作机械手臂允许它的用户感觉通过内森的专门工作,”博士说去骨,也研究论文的合著者。
憔悴的博士解释说,一切工作是为了利用大脑的自然、现有能力给人回了但不会被忘记。
“最终目标是创建一个系统,移动和感觉就像自然的手臂,“憔悴博士说。“我们有很长的路要走,但这是一个好的开始。”
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