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- 最新科學(xué)突破 大腦直接控制假肢變可能(圖)
- 來(lái)源：鳳凰網(wǎng) 發(fā)表于 2010/10/18
北京時(shí)間10月19日，據(jù)英國(guó)《新科學(xué)家》消息，日前科學(xué)家們?cè)谌祟惣僦浦差I(lǐng)域又取得重大突破，使通過(guò)大腦神經(jīng)直接控制假肢的夢(mèng)想離現(xiàn)實(shí)接近一大步。
用不了多久，人類就可以通過(guò)大腦神經(jīng)來(lái)控制假肢了
設(shè)想一下，將一個(gè)仿生學(xué)手臂直接植入進(jìn)人體的神經(jīng)系統(tǒng)，以致大腦可以直接控制該手臂的運(yùn)動(dòng)，被植入者可通過(guò)機(jī)械手臂感受到壓力以及熱量。隨著光子傳感器的發(fā)展，進(jìn)一步地完善了人體神經(jīng)與假肢之間的連接，這也使得人類希望通過(guò)大腦神經(jīng)來(lái)直接控制假肢的愿景，變得更加真切。
當(dāng)前通用的神經(jīng)接口多是電子的，使用的金屬元件易受到人體的排斥。而日前美國(guó)德克薩斯州的南方衛(wèi)理公會(huì)大學(xué)的馬克•克里斯滕森及同事們正研制可接收神經(jīng)信號(hào)的光學(xué)傳感器。他們使用的光學(xué)纖維和聚合物，不僅有效地避免觸發(fā)人體的免疫反應(yīng)，而且還不會(huì)被腐蝕。
該類傳感器目前正處于原型研制階段，因?yàn)槌叽缣蠖鴷簳r(shí)不適合接入人體，但是隨著尺寸的不斷優(yōu)化，傳感器將應(yīng)該可以付諸于應(yīng)用。
回音光
這種傳感器的研制基于球殼狀聚合物，它的形狀不同于典型的電子類傳感器。該球殼同時(shí)伴隨有光學(xué)纖維，用于發(fā)送一束可以在該球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)的光。
光在該球殼內(nèi)運(yùn)動(dòng)的方式被稱之為“回音壁模式”，它得名于倫敦圣保羅大教堂的回音壁，聲音在大教堂內(nèi)傳播的距離之所以要遠(yuǎn)于平常，是因?yàn)槁曇艨梢酝ㄟ^(guò)凹形的墻壁不斷反射而繼續(xù)傳播。
這個(gè)構(gòu)思的理論基礎(chǔ)是，與電場(chǎng)相關(guān)的神經(jīng)沖動(dòng)可以影響該球體的形狀，繼而改變球體內(nèi)的共振光，這樣的話，神經(jīng)便可以有效地成為假肢電路的一部分。理論上，通過(guò)共振光在光學(xué)纖維內(nèi)傳播的改變，假肢便可以知道大腦想要?jiǎng)右幌率种富蜻M(jìn)行其他運(yùn)動(dòng)，諸如此類。
神經(jīng)信號(hào)同樣還可以通過(guò)紅外光的照射被直接傳播進(jìn)神經(jīng)系統(tǒng)，該方式被稱之為模擬神經(jīng)系統(tǒng)，通過(guò)光學(xué)纖維頂端的反射器得以實(shí)現(xiàn)。
為了使用該傳感器的工程樣品，神經(jīng)連接需要被具體地繪制出來(lái)。比如說(shuō)，通過(guò)要求患者試著舉起他失去的手臂，醫(yī)生便可以將相關(guān)的神經(jīng)連接到假肢上。
仿生狗
研究人員們打算在兩年內(nèi)，將這樣一個(gè)工程樣本試驗(yàn)到貓或者狗的身上。在那之前，這種傳感器需要從幾百微米縮小到50微米。而該科研項(xiàng)目得到了來(lái)自美國(guó)國(guó)防部高等研究計(jì)劃局560萬(wàn)美元的經(jīng)費(fèi)支持。
克里斯滕森說(shuō)道，終會(huì)有一天，這些傳感器和光學(xué)纖維可以像跳接線一樣，通過(guò)形成從大腦一直到腿部的神經(jīng)線路，以繞開(kāi)已經(jīng)損傷的身體區(qū)域，最終幫助脊髓損傷的患者恢復(fù)運(yùn)動(dòng)能力和知覺(jué)。
亞特蘭大佐治亞理工學(xué)院的生物工程學(xué)家拉維-貝爾對(duì)此感到印象深刻，他說(shuō)：“我將會(huì)對(duì)該傳感器的研制成功感到無(wú)比興奮，因?yàn)槿绾闻c神經(jīng)系統(tǒng)之間建立可靠的連接，對(duì)人類這一愿望能否成真十分重要�！�
但是來(lái)自英國(guó)雷丁大學(xué)的馬克-加森認(rèn)為，這樣一個(gè)傳感器仍然可能被人體所排斥。他說(shuō)：“雖然當(dāng)前有許多生物相容性材料可以利用，但是，我依然十分懷疑它們是否能夠完全地排除某些形式的免疫反應(yīng)�！�
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