《Science》子刊:雙向腦機介面仿生手臂 截肢者恢復觸覺

2021/09/07
《Science》子刊:雙向腦機介面仿生手臂 截肢者恢復觸覺
近(1)日,美國克利夫蘭醫學中心(Cleveland Clinic)研究團隊,於《Science Robotics》發表最新研究,推出首個接收大腦訊號也能回傳訊號的仿生手臂,使截肢者不僅控制仿生手臂移
近(1)日,美國克利夫蘭醫學中心(Cleveland Clinic)研究團隊,於《Science Robotics》發表最新研究,推出首個接收大腦訊號也能回傳訊號的仿生手臂,使截肢者不僅控制仿生手臂移動,也恢復觸覺和抓握的運動感覺。

研究中,兩名上肢截肢的受試者安裝仿生手臂,進行一系列測量手與手臂功能的任務,例如其中一個任務是,從一堆積木中篩選出具有一定硬度的積木。結果顯示,兩名受試者能夠達到與無截肢者相似的準確度,也不需要以視覺持續察看仿生手臂。

研究領導人Paul Marasco說:「也許最令我們興奮的是,他們在判斷、決策、計算和修正錯誤上,就如同沒有截肢的人。」

大部分腦機介面是單向運作,僅接收大腦訊號操作機器,或者是發送電脈衝來消除大腦神經網路中的障礙。而此仿生手臂可同時執行雙向的工作。

仿生手臂與使用者的肢體神經連接,將使用者想要移動手臂的神經訊號,轉化為仿生手臂的動作。在另一個方向,當手臂移動時,該裝置會活化截肢部位上方的皮膚與肌肉的感覺受器,這些訊號經由肢體神經傳遞到大腦,幫助使用者「感覺」到手臂的運動。

藉由結合這些功能,仿生手臂比其他義肢更接近於恢復手臂的自然功能,因為它提供了觸摸和抓握的感覺,使截肢者不用持續察看、以視覺估算觸摸或抓握物品所需的力量。

儘管此仿生手臂是首批成功發送與接收神經脈衝的腦機介面,但這不是唯一發展中的雙向裝置。

去年,巴特爾紀念研究所(Battelle)和俄亥俄州立大學首次推出他們自己的系統,接收大腦訊號以控制手和手臂的運動與抓握強度,同時透過神經送回觸覺。

該介面在一名脊髓嚴重損傷的患者進行測試,雖然患者表示在恢復這些簡單的感覺後,他的靈活性有提高,但研究者指出,由於患者的大腦無法連結手臂神經,該系統不能恢復完整的觸覺,尤其是患者難以「感覺」到小型物體。

參考資料:https://www.fiercebiotech.com/medtech/cleveland-clinic-led-team-debuts-brain-powered-bionic-arm-restores-sense-touch-to-amputees

(編譯/劉馨香)