一个瘫痪男子的大脑植入物让他移动手指玩吉他电子游戏

由于植入了大脑,伊恩·伯克哈特自六年前颈部骨折后第一次可以用手玩电子游戏。这项发现发表在今天的《自然》杂志上,是一个患有瘫痪的人通过思考重新获得移动能力的第一个实例。...

由于植入了大脑,伊恩·伯克哈特自六年前颈部骨折后第一次可以用手玩电子游戏。这项发现发表在今天的《自然》杂志上,是一个患有瘫痪的人通过思考重新获得移动能力的第一个实例。


伯克哈特18岁时和朋友们度假时潜入了出人意料的浅水区。撞击严重损伤了他的脊髓,使他胸部以下瘫痪。但现在,放置在他大脑左侧的一个芯片可以让24岁的年轻人将信号从他的大脑传递到他的右臂。这项技术目前还不适用于其他患者,它使伯克哈特能够抓住杯子,甚至可以独立地移动手指,玩一个类似于《吉他英雄》的游戏。由于伯克哈特的成功,研究人员认为这项技术也许有一天能帮助四肢瘫痪的人重新获得一些自主权。

“我知道我受伤后被带走的第一手资料。”

在昨天的记者招待会上,伯克哈特对记者说:“我知道我受伤后被带走的第一手资料。”。所以“当我第一次能够开合我的手时,它真的给了我对未来的希望。”

美国大约有560万人患有某种形式的瘫痪。这意味着每50个美国人中就有1个手臂或腿部活动困难,这会使独立生活变得困难。在伯克哈特的案例中,脊椎受伤使他无法行走,也无法移动二头肌下方的手臂。从神经学的角度来看,这意味着当他试图移动一根手指时,他的大脑向他的手发出的信号会被阻断。对于研究瘫痪的研究人员来说,这种脱节很难修复。这就是为什么一些科学家认为改变这些信号的路径和完全绕过麻痹性损伤可能更容易。现在,科学家们已经做到了这一点-使用一个铅笔橡皮擦大小的植入物。

让伯克哈特移动手指的系统由三个主要部分组成:微小的大脑芯片、一台电脑和一个放在前臂上的装满电极的袖子。当伯克哈特想到手的动作时,植入物会检测到他大脑中的信号并将其发送到电脑。然后,电脑解密这些信息,并将信息传递给包裹在他右臂上的袖子。从那里开始,袖子利用电脉冲触发肌肉收缩,让伯克哈特完成他所想的手部动作。因此,在某种程度上,计算机就像一个翻译,将信息从大脑传递到伯克哈特的肌肉。

完善这项技术是一个长达数年的过程,甚至在伯克哈特接受植入物之前就已经开始了。在最初的阶段,三年前,研究人员花了大量时间对伯克哈特的大脑进行成像,让他想象研究人员投射在屏幕上的手的动作。在这些过程中,科学家们记录了他的大脑信号,并试图将其与相应的手部动作相匹配。2014年4月,伯克哈特接受了长达3小时的手术,将植入物植入大脑。两个月后,他第一次动手指,尽管当时,这些动作对他帮助不大。现在,伯克哈特可以拿起电话,手里拿着勺子。为了练习移动手指,伯克哈特玩了一款类似于《吉他英雄》的电子游戏《火上的烦恼》,但它已经被修改为单手游戏。

“这是第一次这样做,在这个领域是非常大的进步。”

“他不仅在捡东西,而且在操纵这些东西。他可以在一个有力的抓握之间切换,比如拿起一个玻璃杯,然后他可以切换到一个精细的捏握来拿起一个小物体,比如搅拌棒,并实际操作它和一些更精细的运动技能,”Chad Bouton说,费恩斯坦医学研究所的一位神经科学家,他是这项研究的合著者(这项技术是在布顿的前雇主巴特勒纪念研究所发明的)。”这是第一次;这是第一次这样做,在这个领域是一个非常大的进步。”

例如,尽管伯克哈特可以完成一些复杂的任务,但他仍然不能张开手指在键盘上打字,而且他对手指当前施加在给定对象上的力几乎没有控制力。这是因为他大脑中的芯片只有96个电极,这还不足以翻译精确的手部动作。为了解决这个问题,研究人员希望将电极的数量增加到几千个。他们还希望通过使用无线技术来压缩电脑,使其完全嵌入植入物内,并去除电线。鲍顿说,如果他们能做到这一切,瘫痪患者实际上就可以在旅途中使用这个系统。而且这项技术也有可能帮助人们恢复腿部的运动。

“我们认为它可以在大脑中停留五年。”

也就是说,该系统仍处于实验阶段。Bouton拒绝透露当前系统的成本,但很明显,改进它不会便宜。还有一些问题围绕着植入物能在大脑中停留多长时间而不被排斥。”老实说,只是没有足够多的人在(他们的大脑中)有这种想法,知道这种想**持续多久,”巴特尔纪念研究所的工程师、另一项研究的合著者尼克·阿内塔(Nick Anetta)说但我们认为它可以在大脑中停留五年。”

正因为如此,这个系统可能很快就不能在实验室外使用了。但这并不意味着伯克哈特将是第一个也是最后一个使用植入物的人;研究人员说,第二名患者计划在今年夏天接受这项研究。

“现在,它只是在临床环境中,但有足够的人在这方面的工作和足够的重视,这是我将能够在我的家里使用的东西,”伯克哈特说这是一个有效的方法;我将能够再次使用我的手。”

视频由米里亚姆尼尔森。

  • 发表于 2021-05-04 05:18
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  • 分类:互联网

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