• 一个健康的身体,需要时时的保养注意,学习外国人科学的健康生活方式,营养补充疗法。看看美国人、日本人、英国人、法国人是怎么进行健康养生的。
  • 如果您觉得本站对您有帮助,那么赶紧使用Ctrl+D 收藏89养生网吧!
  • 人人知道一个人人都知道的常识性问答网站

神经假体:利用你的精神力量从损伤中恢复

健康 89xy 2周前 (10-12) 12次浏览

神经假体,也称为脑-机接口,是通过在大脑和计算机之间建立联系来帮助有运动或感觉障碍的人重新控制他们的感觉和运动的设备。换句话说,这项技术使人们能够单独使用思维的力量来移动、听到、看到和触摸。神经假体是如何工作的?我们看看这一领域的五大突破,看看我们只用我们的思维能力已经走了多远——我们还能走多远。

神经假体:利用你的精神力量从损伤中恢复

在Pinterest上分享
利用电极、计算机和思维能力,神经假体设备可以帮助运动或感觉困难的患者移动、感觉、听觉和视觉。

每年,世界上成千上万的人由于脊髓受伤而失去对四肢的控制。在美国,多达347,000人患有脊髓损伤(SCI),其中几乎一半的人不能从颈部向下移动。

对于这些人来说,神经假体装置可以提供一些急需的希望。

脑-机接口(BCI)通常涉及电极——放置在人的头骨上、大脑表面或大脑组织中——它们监控和测量大脑“思考”一个想法时发生的大脑活动。这种大脑活动的模式然后被“翻译”成代码或算法,并“输入”计算机。反过来,计算机将代码转换成产生运动的命令。

神经假体不只是对不能动胳膊动腿的人有用;他们也帮助那些有感官障碍的人。世界卫生组织(世卫组织)估计,全球约有3.6亿人患有致残性听力损失,另有3900万人失明。

对其中一些人来说,人工耳蜗和仿生眼睛等神经假体已经让他们恢复了感官,在某些情况下,它们使他们第一次能够听到或看到东西。

在这里,我们回顾了神经假体技术的五个最重要的发展,看看它们是如何工作的,为什么它们是有帮助的,以及其中一些在未来将如何发展。

耳部植入物

耳蜗植入物(或耳植入物)可能是最“古老”的神经假体装置,已经存在了几十年,是成功神经假体的缩影。

美国食品和药物管理局(FDA)早在1980年就批准了耳蜗植入,到2012年,几乎有60,000名美国人接受了植入。在世界范围内,已经有超过32万人植入了这种装置。

人工耳蜗的工作原理是绕过耳朵受损的部分,用电极获得的信号刺激听觉神经。通过听觉神经传递到大脑的信号被感知为声音,尽管通过耳植入物的听觉与常规听觉有很大不同。

尽管人工耳蜗并不完美,但它让用户能够亲自或通过电话区分语音,媒体上充斥着人们第一次使用这种感觉神经假体设备听到自己声音的情感报道。

在这里,你可以看到一个29岁的女性第一次使用人工耳蜗听到自己声音的视频:

眼部植入物

第一个人造视网膜——称为Argus II——完全由植入眼睛的电极制成,并于2013年2月获得FDA批准。与耳蜗植入一样,这种神经假体绕过视网膜的受损部分,并将由连接的摄像头捕获的信号传输到大脑。

这是通过将图像转换成亮像素和暗像素来实现的,亮像素和暗像素被转换成电信号。电信号然后被发送到电极,电极又将信号发送到大脑的视神经。

虽然Argus II不能完全恢复视力,但它确实使患有色素性视网膜炎(一种损害眼睛感光细胞的疾病)的患者能够区分轮廓和形状,许多患者报告说,这给他们的生活带来了显著的变化。

视网膜色素变性是一种神经退行性疾病,在美国约有10万人受到影响。自批准以来,200多名视网膜色素变性患者接受了Argus II植入物,设计该植入物的公司目前正在努力使颜色检测成为可能,并提高设备的分辨率。

脊髓损伤患者的神经假体

据估计,美国约有35万人患有脊髓损伤,自2010年以来,45%的脊髓损伤患者被认为是四肢瘫痪,即颈部以下瘫痪。

在今日医学新闻大学,我们最近报道了一项突破性的单个病人实验,该实验使一个四肢瘫痪的人能够完全利用他的思维能力来移动他的手臂。

比尔·科奇瓦尔通过外科手术将电极植入他的大脑。在训练BCI“学习”与他思考的动作相匹配的大脑活动后,这种活动被转化为电脉冲,然后传输回他大脑中的电极。

就像耳蜗和视觉植入物绕过受损区域一样,BCI区域也避免了脊髓损伤造成的大脑和患者肌肉之间的“短路”。

在这种神经假体的帮助下,病人能够成功地饮水和进食。“这太神奇了,”科奇瓦尔说,“因为我想过要移动我的手臂,它做到了。”科奇瓦尔是世界上第一个测试神经假体装置的患者,该装置目前仅用于研究目的。

您可以从下面的视频中了解更多关于这种神经假体的信息:

然而,这不是脊髓损伤神经假体停止的地方。库廷实验室——由瑞士洛桑的神经科学家格雷瓜尔·库廷领导——正在不知疲倦地帮助受伤的人重新控制他们的腿。他们对老鼠的研究工作使瘫痪的老鼠能够行走,这是通过使用电信号并使它们刺激切断的脊髓中的神经来实现的。

“我们相信这项技术有朝一日会显著改善神经障碍患者的生活质量,”该实验的合著者、库廷实验室的神经工程学家西尔韦斯特罗·米塞拉(Silvestro Micera)说。

最近,库廷教授还领导了一个国际研究小组,成功地在恒河猴身上创造了自主腿部运动。这是首次使用神经假体使非人灵长类动物能够行走。

然而,库廷教授说,“这种干预的所有组成部分可能需要几年时间才能在人体内进行测试”。

有感觉的手臂

西尔韦斯特罗·米塞拉还领导了其他神经假体项目,其中包括“感觉”手臂。2014年,MNT
报告了第一只通过传感器增强的假手。

研究人员测量了控制抓取动作并将其转化为电流的假手肌腱的张力。反过来,使用一种算法,这被转换成脉冲,然后发送到手臂的神经,产生触觉。

从那以后,“手感”的义肢就更进步了。宾西法尼亚州匹兹堡大学和匹兹堡大学医学中心的研究人员对患有四肢瘫痪的单个病人内森·科普兰进行了BCI测试。

科学家们在科普兰的大脑表面下——即他的初级体感皮层——植入了一层微电极,并将它们连接到一个装有传感器的假肢上。这使病人能够感觉到触觉,对他来说,这种感觉就像是属于自己瘫痪的手一样。

在被蒙住眼睛的情况下,科普兰能够识别他的假肢上的哪个手指被触摸了。他感受到的感觉强度不同,感受到的压力也不同。

神经元用神经假体?

我们已经看到大脑控制的假肢可以恢复病人的触觉、听觉、视觉和运动,但是我们能为大脑本身制造假肢吗?

澳大利亚国立大学(ANU)的研究人员成功地人工培养了脑细胞并创造了功能性脑回路,为大脑神经假体铺平了道路。

通过将纳米线几何形状应用于半导体晶片,ANU工程研究学院的维尼·高塔姆博士和他的同事们提出了一种支架,可以让脑细胞生长并突触连接。

来自澳大利亚约翰·卡廷医学研究学院的项目组长文森特·达里亚博士解释了他们研究的成功之处:

“我们能够预测神经元之间的联系,并证明它们在神经元同步放电的情况下具有功能。这项工作将开辟一个新的研究模式,在材料纳米技术和神经科学之间建立更强的联系。”

大脑神经假体有一天可能会帮助经历过中风或患有神经退行性疾病的患者恢复神经功能。

在美国,每年有近80万人患中风,超过13万人死于中风。神经退行性疾病也很普遍,估计有500万美国成年人患有阿尔茨海默病,100万人患有帕金森病,40万人患有多发性硬化症。

了解Facebook的最新努力:商业智能的发展。


89养生网, 版权所有丨如未注明 , 均为原创丨本网站采用BY-NC-SA协议进行授权
转载请注明原文链接:神经假体:利用你的精神力量从损伤中恢复
喜欢 (0)