新研究！通過(guò)神經(jīng)信號控制假肢有了更多可能

　　通過(guò)神經(jīng)信號來(lái)幫助殘疾人士（本文特指下肢截肢人士）控制假肢的設想又多了一些可能性。

　　近日研究人員發(fā)現，在物理療法的幫助下，實(shí)驗對象利用神經(jīng)控制方法完成的動(dòng)作數量超乎科學(xué)家們之前想象。

　　在發(fā)現這個(gè)現象之前，該研究團隊一直在開(kāi)發(fā)下半身外骨骼，用于幫助殘疾人士行走。不過(guò)，他們所開(kāi)發(fā)的設備本質(zhì)上是可行走機器人，殘疾人士可將其綁在腿上，然后進(jìn)行移動(dòng)。

　　通常來(lái)說(shuō)，這些外骨骼（可行走機器人）可以自動(dòng)執行諸如步行之類(lèi)的預編程循環(huán)運動(dòng)。如果在幫助殘疾人士進(jìn)行更復雜的活動(dòng)，研究人員希望殘疾人士能夠通過(guò)思想來(lái)控制這些設備，例如，依賴(lài)附著(zhù)在腿部的傳感器來(lái)實(shí)現，這些傳感器可以檢測從大腦發(fā)送到肌肉的生物電信號，并發(fā)出移動(dòng)的指令。

　　當然了，目前看來(lái)，上述操作還屬于一種理想狀態(tài)。

　　北卡羅萊納州立大學(xué)生物醫學(xué)工程師、該研究的資深作者Helen Huang表示：

　　“完成走路這樣簡(jiǎn)單的動(dòng)作而言，機器進(jìn)行自主控制的效果會(huì )很好，但如果涉及到的動(dòng)作不僅僅是走路，比如打網(wǎng)球或即興舞蹈時(shí)，能夠有神經(jīng)控制的幫助就好了?！?/p>

　　不過(guò)，目前由腦信號來(lái)實(shí)現對機器人假肢的控制還存在需要解決的問(wèn)題，其中就包括如何幫助殘疾人士的神經(jīng)系統去激活和控制他們仍然存留在肢體中的肌肉。

　　“在（截肢）手術(shù)過(guò)程中，肌肉的原始結構發(fā)生了變化?！盚elen Huang進(jìn)一步解釋說(shuō)，“我們發(fā)現，激活這些殘留的肌肉相對簡(jiǎn)單，但是它們收縮的方式與身體健全的人不同，因此殘疾人士需要接受訓練，從而學(xué)會(huì )如何更好地控制這些肌肉?！?/p>

　　在這項新研究中，Helen Huang和同事為一名截肢志愿者在理療師的指導下練習使用神經(jīng)控制來(lái)做動(dòng)力假肢踝關(guān)節的訓練，這種訓練對于假肢來(lái)說(shuō)是極具挑戰性的。因為假肢需要從控制踝關(guān)節運動(dòng)的肌肉接收生物電信號。

　　這位57歲的志愿者失去了左小腿中部以下的肢體，包括腳踝。他在兩個(gè)半星期的時(shí)間內與物理治療師進(jìn)行了五次練習，每次練習持續約兩個(gè)小時(shí)。而物理治療師會(huì )幫助志愿者提供有關(guān)關(guān)節活動(dòng)的反饋，并且在關(guān)節運動(dòng)練習之后，幫助志愿者進(jìn)行全身運動(dòng)和全身協(xié)調。

　　在通過(guò)培訓后，志愿者就可以做出他以前認為困難的各種動(dòng)作，其中包括在不借助外力的情況下從端坐到站立的動(dòng)作或是蹲著(zhù)撿地面的某樣東西。

　　此外，畢竟腿部佩戴假肢機器人的截肢者站立時(shí)通常穩定性較差，因為機器很難預測外界干擾，也很難預測截肢者會(huì )用何種方式來(lái)彌補這種干擾。

　　北卡羅萊納州立大學(xué)生物醫學(xué)工程師，該研究的第一作者Aaron Fleming說(shuō)：“站立時(shí)所呈現的穩定性以及對動(dòng)作的微妙控制都令人驚訝?！?/p>

　　眼下，研究人員的目標是對更多的機器人假肢的患者進(jìn)行檢查，并幫助他們進(jìn)行更多的任務(wù)（例如避開(kāi)障礙物）測試。他們還想調查當這些志愿者身處這樣的訓練中。神經(jīng)系統可能在做什么，比如是否正在恢復原始的神經(jīng)通路。