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研究人员使用脑信号移动瘫痪的四肢

<p>一项新发表的研究详细介绍了一种皮质脊柱假体,它可以指导瘫痪肢体的“有针对性的运动”</p><p>伊萨卡,纽约 - 为了帮助人们因受伤,中风或疾病而瘫痪,科学家们发明了脑机接口,记录大脑中神经元的电信号,并将其转化为运动</p><p>通常,这意味着神经信号引导设备,如机器人手臂</p><p>康奈尔大学研究员,电气和计算机工程助理教授Maryam Shanechi与哈佛医学院神经外科助理教授Ziv Williams合作,将脑机接口提升到了一个新的水平:她希望不用指示设备的信号</p><p>只是通过思考,瘫痪的人移动自己的肢体</p><p>当瘫痪患者想象或计划运动时,即使大脑和肌肉之间的通信联系被破坏,大脑运动皮层区域的神经元仍然会激活</p><p>通过在这些大脑区域植入传感器,可以使用称为解码器的数学变换记录神经活动并将其转换为患者所需的运动</p><p>这些界面允许患者直接产生他们的想法</p><p>威廉姆斯及其同事于2月18日在线发表于自然通讯杂志的一篇论文中描述了一种皮质脊柱假体,该假体在瘫痪的肢体中指导“有针对性的运动”</p><p>研究小组开发并测试了一种假体,该假体连接两个受试者,使一个受试者能够发送其记录的神经活动,以控制临时镇静的不同受试者的肢体运动</p><p>该示范向前迈进了一步,为瘫痪的人类制造脑机接口,仅使用他们的大脑活动来控制自己的肢体</p><p>脑机接口基于一组实时解码算法,通过预测其目标运动来处理神经信号</p><p>在实验中,一只动物充当运动的控制者或“主人”,然后“决定”移动到哪个目标位置,并产生被解码成该预期运动的神经活动</p><p>解码的运动用于通过电刺激其脊髓直接控制另一动物的肢体</p><p> “这里的问题不仅在于将记录的神经活动解码为预期的运动,还包括根据解码的运动正确刺激脊髓移动瘫痪肢体的问题,”Shanechi说</p><p>科学家专注于解码运动的目标终点而不是其详细的运动学</p><p>这允许它们将解码的目标与一组脊柱刺激参数匹配,所述脊柱刺激参数产生朝向该目标的肢体运动</p><p>他们证明,警报动物可以在镇静动物的肢体中产生二维运动 - 这是脑机界面研究的一个突破</p><p> “通过专注于目标运动终点而不是其详细的运动学,我们可以降低解决适当脊柱刺激参数的复杂性,这有助于我们实现这种二维运动,”威廉姆斯说</p><p>部分实验装置的新颖之处在于使用两种不同的动物,而不仅仅是一只暂时瘫痪的动物</p><p>这样,科学家认为他们有一个真正的瘫痪模型,因为主动物的大脑和镇静动物的肢体没有生理联系,就像瘫痪病人的情况一样</p><p> Shanechi的实验室将继续开发更复杂的脑机接口架构,采用原理算法设计,并用它们构建高性能假肢</p><p>这些架构可用于控制外部设备或原生肢体</p><p> “下一步是使用控制理论和统计信号处理原理推进脑机接口算法的开发,”Shanechi说</p><p> “这种脑机接口架构可以让患者使用机器人手臂或瘫痪的肢体产生复杂的运动</p><p>”出版物:Maryam M. Shanechi等,“用于瘫痪的灵长类动物的目标肢体运动的皮质脊柱假体”,Nature通讯5,货号:3237; doi:10.1038 / ncomms4237消息来源:康奈尔大学Vasyl Kacapyr图片:

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