
研究人员说,一名从脖子上瘫痪的妇女现在能够使用机器人手臂给予高五杆并帮助她吃巧克力,这代表了为人类开发的最先进的心理控制的假肢。
尽管科学家一直在研究猴子可以移动的机器人四肢这些新结果标志着他们第一次可以转向思想控制的假肢调查人员补充说,比猴子更好。
匹兹堡大学的研究员安德鲁·施瓦茨(Andrew Schwartz)说:“对于那些无法移动自己的手臂的人来说,这是向更大的功能和独立性迈出的壮观飞跃。” “这种解释大脑信号来指导机器人部门的技术具有我们将继续探索的巨大潜力。”
“随着我们的前进,我们可能会发现这适用于其他类型的创伤性脑损伤,“匹兹堡大学的研究员伊丽莎白·泰勒·卡巴拉(Elizabeth Tyler-Kabara)告诉LiveScience。“我们可以将其应用于我们的想象力的人口可能很广泛。”
遗传病瘫痪
这位女士,两个孩子的母亲Jan Scheuermann,曾经通过谋杀案主题进行了成功的商业计划。 1996年,她注意到自己的腿似乎在她身后拖着,在两年之内,她的腿和手臂削弱了,以至于她需要轮椅和服务员来帮助她进行穿衣,进食,洗澡和其他日常活动。 [使用假肢查看Jan的照片这是给出的
Scheuermann患有脊椎队变性,这是一种遗传疾病,大脑和肌肉之间的联系缓慢恶化。她现在是四边形的(也称为四肢瘫痪),这意味着她从脖子上瘫痪,无法自愿移动手臂或腿。
舒尔曼说:“我什至不能耸耸肩。” “但是我得出的结论是,担心某事会经历两次。我试图沉迷于自己拥有的美好事物。”
Scheuermann的一位朋友指出了2011年关于匹兹堡大学研究的视频,讲述了一个与四脑,蒂姆·海姆斯(Tim Hemmes)的男子,这使他能够在计算机屏幕上移动对象用机器人手臂伸出手触摸他的女朋友。
“哇,真是太整洁了,他可以做到这一点,”舒尔曼看着汉姆斯时回忆道。 “我希望我能做这样的事情。”她让她的服务员打电话给研究人员说:“我是四肢瘫痪的。把我挂起来,注册我!我想这样做!”
大脑控制的假肢
科学家开发了微电极阵列,该阵列将脑细胞连接到电子电路 - 正方形网格仅16平方毫米,较大,96点可以穿透大脑表面的16英寸。他们扫描了Scheuermann的大脑,以确定将这些电子设备确切确定,并在2月将设备植入了她的左运动皮层,这是控制右臂和手运动的大脑部分。 [现在可用9个半机械人的增强功能这是给出的
这些植入物与Scheuermann的机器人肢体相关联,该植入物将赫克托(Hector)命名为Hector,该植入物具有与人手相当的关节和腕部运动。
施瓦茨告诉《生命科学》:“我们使用的假肢非常复杂,许多手臂和手部段与人类对应物相同。”
植入两周后,仅在第二天的培训假肢,Scheuermann能够使用她的思想自由地移动它。在训练的一个星期内,她可以用手臂伸出和向左,左右,上下上下。
Scheuermann说:“我们在第一周他们以为我们会被困一个月的事情。”
Scheuermann参加了一项长达13周的综合训练和测试计划,以控制七个自由度的假体 - 假体关节可以执行的运动类型,例如将腕部弯曲,从侧面弯曲,将其从一侧到另一侧移动,并顺时针旋转IT和ComperCollockwise。她每周三次来到实验室,迅速学会了与假体相处并掌握块,锥和球,对熟练运动的熟练运动发展和快速控制,几乎与具有常规能力的人相似。
“我一定会再做一次,”舒尔曼告诉《生命科学》。 “我认为我为此感到非常幸运。”
伸手去拿巧克力
Scheuermann告诉研究小组:“我要在结束之前养活自己。” Scheuermann使用赫克托(Hector)品尝了一些巧克力,因为科学家为她的壮举鼓掌。 Scheuermann说:“一个小小的小吃,一个女人,一口BCI(脑控制界面)的巨人。”
最后,Scheuermann可以使用假肢来达到物体,调整假肢的开口以掌握各种形状和尺寸的物品,然后将其移至所需的位置。她能够完成要求的任务,其成功率高达91.6%,并且比计划开始时要快30秒。
Scheuermann适应假体的前所未有的速度部分是由于将参与者的大脑与假体联系起来的创新新方法。脑机界面通过将大脑信号转换为计算机信号来工作。研究人员此前曾监视当人们移动手臂时大脑发出的信号,并设计了假肢的行为,以匹配Scheuermann的大脑活动,因为她考虑了尽可能直观地移动手臂。 [关于大脑的10个奇怪事实这是给出的
施瓦茨说:“结果是假肢,可以比以前的努力更准确,自然地移动。”
未来的研究可能会试图将传感器包括在假肢中,以便患者可以说出炎热和冷的差异或光滑而粗糙的表面。假肢还可能包含无线技术,从而消除了患者与假肢之间连接电线的需求。
匹兹堡大学和VA Pittsburgh Healthcare System的研究员Jennifer Collinger说:“我们希望这可以成为一个完全植入的无线系统,人们实际上可以在不监督的情况下在家中使用该系统。” “甚至可以将大脑控制与直接刺激肌肉恢复个人肢体运动的装置相结合。”
目前,植入物计划在经过两个月的测试后将其删除,因为FDA批准了此类测试,并了解持续时间有限。
施瓦茨说:“我们可以并且已经申请了扩展期,该扩展已获得批准,目前正在评估是否要超过原本计划的日期。”
Scheuermann说:“这是我一生的旅程。” “这是过山车。这是跳伞。这真是太棒了,我很喜欢它的每一秒钟。”
匹兹堡大学的研究员迈克尔·邦格(Michael Boninger)告诉《生命科学》(Livescience),“我们需要的是志愿者。” “我们需要的是资金。”
科学家12月16日在线详细介绍了他们的发现。