據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站10月18日(北京時(shí)間)報(bào)道,美國科學(xué)家研發(fā)出一種能接收神經(jīng)脈沖等光學(xué)信號的傳感器,可進(jìn)一步改進(jìn)人體神經(jīng)系統(tǒng)與義肢之間的連接,使通過大腦神經(jīng)直接控制義肢的夢想朝現(xiàn)實(shí)邁進(jìn)了一大步。未來,通過該傳感器,大腦能夠直接控制義肢的運(yùn)動,被植入者也可通過義肢感受到壓力和熱度。
目前,義肢中的神經(jīng)接口都是電子的,其中的金屬零件可能會被身體排斥。而美國南衛(wèi)理公會大學(xué)的馬克•克里斯滕森和同事正在研發(fā)一些可以捕捉神經(jīng)信號的光學(xué)傳感器。他們使用的材料——光纖和聚合物與金屬相比,不僅不太可能誘發(fā)身體的免疫反應(yīng),而且也不會被腐蝕?! ?br /> 這種傳感器建立在一個(gè)聚合物的球殼上,這些球殼同一束光纖偶聯(lián)在一起,光纖將發(fā)送一束光,經(jīng)過球殼內(nèi)部。光在這些球殼內(nèi)“旅行”的方式被稱為“回音壁模式”,其靈感源于英國倫敦圣保羅大教堂的回音壁。在圣保羅大教堂,聲音可以通過凹形墻壁的不斷反射而持續(xù)傳播,因此傳播得更遠(yuǎn)?! ?br /> 該傳感器的設(shè)計(jì)理念是,與神經(jīng)脈沖相連的電場會影響聚合物球殼的形狀,球殼內(nèi)部光線的共振也隨之改變,因此,神經(jīng)系統(tǒng)會變?yōu)楣庾与娐返囊徊糠帧睦碚撋现v,光線的共振變化能夠向仿生手發(fā)送指令,比如告訴仿生手,大腦想要移動一根手指等。通過在光纖頂端放置一個(gè)反射器,引導(dǎo)一束紅外線照射并刺激神經(jīng)系統(tǒng),其發(fā)出的神經(jīng)信號也能夠被帶往其他方向?!?br /> 研究人員表示,這種傳感器目前還處于原型研制階段,而且尺寸太大,暫時(shí)無法安裝在人體內(nèi),不過,隨著尺寸不斷縮小,這種傳感器將可以在生物體內(nèi)發(fā)揮作用。該科研項(xiàng)目獲得了美國國防部高級研究計(jì)劃局(DARPA)560萬美元的資助。研究人員計(jì)劃2年內(nèi)將工程樣品在貓或狗身上進(jìn)行試驗(yàn)。在此之前,研究人員需要將這種傳感器的大小從幾百微米縮小到50微米?! ?br /> 該傳感器工程樣品在使用前,研究人員還需要將神經(jīng)連接具體地繪制出來。例如,要求病人試著舉起他殘缺的手臂,以便將相關(guān)的神經(jīng)連接到義肢上。
克里斯滕森表示,總有一天,這些傳感器和光纖可以像“跳線”一樣,形成從大腦直到腿部的神經(jīng)回路,繞開受損的身體組織,最終讓脊髓受損患者重新恢復(fù)運(yùn)動能力和知覺?!?br /> 不過,也有專家認(rèn)為,這種傳感器所使用的材料雖然都具有很大的生物相容性,但它們是否能夠完全避免人體的排異反應(yīng)依然存疑。
未來光學(xué)傳感器能使大腦直接控制義肢
時(shí)間:2010-11-15
導(dǎo)語:據(jù)英國《新科學(xué)家》網(wǎng)站10月18日(北京時(shí)間)報(bào)道,美國科學(xué)家研發(fā)出一種能接收神經(jīng)脈沖等光學(xué)信號的傳感器,可進(jìn)一步改進(jìn)人體神經(jīng)系統(tǒng)與義肢之間的連接。
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