datasheet

无线脑—体电子元件治疗技术:治愈瘫痪,不仅仅是站立行走

2018-06-11来源: 互联网 关键字:瘫痪  脊髓  神经

还记得上世纪“超人”的扮演者克里斯托弗·里夫吗?银幕里,这位身高1米94、身材魁梧的“超人”有着健康的体魄,乐于助人的精神,总是披荆斩棘,救人于生死之间。然而在现实中,超人的扮演者里夫却因骑马时意外摔断颈椎,导致脊髓严重受损,余生都将与轮椅度过。

但“超人”永远拥有着钢铁般的意志,即使面临如此巨变,里夫也不曾放弃希望,他始终乐观地认为,随着科技发展,“终有方法治愈”。

可惜的是,里夫没能等到彻底治愈瘫痪的方法就不幸去世,但在未来的五到十年间,无数像里夫一样依靠轮椅生活的瘫痪患者,或许能实现这位“超人”未能完成的愿望——治愈瘫痪。

治愈瘫痪,从“说出来”到“站起来”

想要治愈瘫痪,我们首先得了解瘫痪的病因。目前来看,许多瘫痪是由外力损伤脊髓而造成的,脊髓受损,从而打断了大脑向四肢发号施令的通路。

给大家打个比方,脊髓神经就是一座桥,我们的大脑在桥的一边,躯干就是桥的另一边,脊髓受损就是桥断了,而且这个桥还特别精细,难以修复,导致两边联络不上,就出现了瘫痪的症状。

这时候怎么办?当然是重新建一座桥,把两边再次连接起来,也就是绕过损坏的神经,建造一个神经旁路。

综合治愈瘫痪的整个历程,智能相对论将其分为三个阶段,第一个阶段是脑机互动,意识表达,也就是让失去说话能力的瘫痪人士比如渐冻症患者,能够实现用“意念”打字,操作方法主要是通过在大脑中植入电极,捕捉精准的电信号,并让电极与计算机通信,这个阶段自1998年始,医生在一个不能说话的瘫痪者的大脑中安装了一个电极,使其通过计算机实现了与人的交流。

第二个阶段则在第一个阶段基础上完成,即脑机结合,意识操控。也就是让瘫痪人士能够通过自己的意念来操控外接设备,比如机械臂等。

这两个阶段的成功都归功于近年来快速发展的脑机接口技术,人们可以先解码大脑信号,然后通过计算机枢纽,让大脑和外部设备相连,从而实现意识的表达以及意识操控机械。我们在已逝世的伟大科学家霍金所使用的机械设备中也能了解一二。

第三个阶段或许更接近瘫痪患者的想象,那就是用自己的双手重新掌控,用自己的双足重新行走,即无线网络,控制躯干。也就是利用无线发射器将大脑中神经元的信号传递到躯干内的电刺激器中,使躯干能够活动。

而让瘫痪的下肢自己动起来,则是一项关键技术。人们先后在大鼠、猴子身上做过实验,让它们实现了站立和移动,但是,此项技术还未成熟,还无法运用在人类身上。

科幻地消灭瘫痪要分几步

即使我们目前的研究已经到了第三个阶段,但是要更好地帮助瘫痪者康复还是任重而道远。

人们从椅子上起身,走出房间,关上门……这一系列动作,人们大概连想都不会想它们是如何完成的,但对于科学家们来说,这些简单的动作却有着十分繁杂的信息,这里最大的问题就是大脑解码,人们的脑电活动就好比是纷杂的信号海洋,科学家们必须要剔除无数干扰,才能找到控制下肢活动的关键信号。

目前,我们到达的第三阶段,所依赖的电信号仅仅能让躯干伸展和弯曲,还无法完成更精细的动作,比如捻起一根针。而对于下肢,我们更是难以改变它的运动方向,或是越过地上的障碍物。

其次,如果将这种无线控制的技术运用到人类身上,还必须考虑整体的问题,即如何让人适应直立行走时的身体平衡。

最后,瘫痪患者易出现长期不活动所引起的并发症,比如肺炎、骨折、血栓、皮肤破裂、肠道疾病等。最重要的是,长期的瘫痪患者的肌肉萎缩,肌肉弹性远远比不上正常人,如何避免并发症的出现,恢复患者的肌肉弹性也是治愈瘫痪时必须要思考的。

面对这样的情况,人工肌肉或许是一个好办法。目前,很多团队都在研究“人工肌肉”这一项目,这也被业内认定为极具发展潜力。幸运的是,在中国,我们已经有了长足进步。

据南京大学官网消息,该校与斯坦福大学合作,利用配位键设计合成了一种高弹性的自修复材料,可以合成人工肌肉,且具有应变高、柔软性好、质轻、无噪声等特点。

在将来,这个项目估计能为人工智能的仿生化添上一大助力。除此之外,这对于肌肉有缺陷的人们来说也是一个福音。

外部躯干问题有了解决方向,但最大的问题还是大脑信号的传达。我们要如何捕捉到百万单位的神经元活动细节?并且还要在大脑中足够深入,揭示出大脑处理感官输入信号的原理,并借此来打开控制感官输入的大门。

虽然观察大脑信号困难重重,不过最近Rice大学发现了一种更好更直接的方式来观察大脑的信号。目前,研究团队正在开发一种扁平化的显微镜,名字叫做FlatScope。它可以在我们的大脑中监视和触发被修改的神经元,并且在活动之后被激活。但其成效如何,还需观望。

最重要的是,感知拥抱的温度

瘫痪患者由于脊髓高度损伤,无法移动肢体,也无任何直觉,,而不管是假肢还是“人造肌肉”,这些与外界接触的介质都是假的,缺乏真正的感知系统。即使利用了我们人体真正的躯干,但因为它是通过无线脑绕过神经系统的损伤刺激躯干里的体电子元件来实现运动,所以我们仍旧无法感受到身体的反馈。

在实验中,尽管给予肌肉不同类型的刺激确实能给大脑带来不同的感觉,但神经编码与身体感知之间的具体对应关系我们还不清楚。目前唯一可让神经修复学使用的反馈只有视觉,这意味着参与者可以看着大脑控制躯干的操作,并作出矫正,然而,一旦物体被抓住,只有通过躯体传达的感觉信息人们才能巧妙地操纵这个物体。

而且,产生真实体感是十分重要的,比如恋人的牵手,朋友之间的拥抱,恋慕、温情的感觉都依赖于躯干被触碰时感受到的力度和温暖。

面对患者的感知需求,通过确定电极植入的准确方式,使脑中躯体感觉皮质区域受到刺激产生出特定的感觉,编写出电极刺激与身体感觉之间关系的对应词典就显得十分重要了。

近些年来,科学家们也一直在致力于此,加州理工学院(Caltech)的科学家们曾经通过一组微小的电极刺激脑部的某一区域,首次使得瘫痪患者的手臂上引起了自然感觉。这一突破也让我们看到了瘫痪病人自然感知外界的希望。

结论

在全球,有数百万人饱受瘫痪的折磨,这些患者总是拼尽全力才能迈出一小步,在疾病中挣扎着维持他们正在萎缩的躯体,他们无时不刻的想要逃离轮椅伴随的生活。目前,虽然无线脑—体电子元件的治愈技术以及感知技术还未达到成熟,但在各方努力下,相信瘫痪人士们终将重新站立并感知世界的温度。


关键字:瘫痪  脊髓  神经

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/medical_electronics/article_201806118779.html
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。

上一篇:印度医疗AI初创公司,用AI和云计算辅助放射医生做诊断
下一篇:互联网医疗商业模式下最具发展潜力的四个方向解析

关注eeworld公众号 快捷获取更多信息
关注eeworld公众号
快捷获取更多信息
关注eeworld服务号 享受更多官方福利
关注eeworld服务号
享受更多官方福利

推荐阅读

Nature:让意念化为行动:电刺激技术帮助瘫痪患者重新控制肌肉

”。另外两个实验组也各自报道经过电刺激后脊髓损伤患者恢复了行走能力。在9月24日发表的一篇论文中,明尼苏达州梅奥诊所的物理治疗师Megan Gill及其同事描述了一名损伤平面以下完全瘫痪的人,经过43周的训练和电刺激后,如何能够在跑步机上行走。9月27日,肯塔基州路易斯维尔大学的脊髓研究人员Claudia Angeli及其同事报道,经过15周和85周的训练后,接受连续硬膜外刺激的四名患者中有两人能在辅助装置帮助下行走。但领导最新这项研究的瑞士联邦理工学院的神经科学家GrégoireCourtine表示,其团队的精准定时刺激可能比连续刺激效果更好。连续电刺激可能会阻断从腿部传回大脑的部分残余信号。被切断的大脑与脊髓联系脊髓损伤割断了大脑
发表于 2018-12-07
Nature:让意念化为行动:电刺激技术帮助瘫痪患者重新控制肌肉

将芯片植入大脑 瘫痪病人就能用思维书写文本信息了

如果不幸瘫痪,就有许多事情不能做了,现在科学家开发出一种新设备,它可以帮助瘫痪病人完成某些任务,光用思维意识就能完成。BrainGate之前已经证明过,它所开发的设备能够帮到截瘫患者。最新研究成果显示,设备可以与平板连接,发送文本信息,甚至还能让患者玩游戏。有几名瘫痪病人自愿接受测试,首先,研究人要员将微型芯片植入大脑,然后才能使用平板。这项研究是由美国布朗大学、普罗维登斯退伍军人医疗中心、马萨诸塞州综合医院和斯坦福大学合作开展的。三名四肢瘫痪患者参与实验,研究人员将一枚小型传感器放在皮质区。芯片上有100个电极,它将信号发送到计算机。计算机能侦测活动的特定模式,平板将活动翻译成可以执行的指令。在研究过程中使用的是Nexus
发表于 2018-11-27
将芯片植入大脑 瘫痪病人就能用思维书写文本信息了

瘫痪小伙变身“钢铁侠” 借助机器人挑战“全马”

邵海朋(右一)“能再次站立和行走是我的梦想!”11月20日上午,西安秦始皇兵马俑博物馆前开启了一场特殊的马拉松比赛,来自辽宁的90后瘫痪小伙邵海朋与同伴李涛通过穿戴外骨骼机器人,挑战全程马拉松行走。他计划在11天内走完42.195公里,并通过全程记录与认证,申请创造此类全程马拉松行走的吉尼斯世界纪录。面对家乡媒体的关注,邵海朋坦言,参加这次马拉松,不仅仅是对心理的一种挑战,也是对自身康复训练的检验。这一路,他会和同伴相互鼓励一起走到终点,一起超越自我。27岁的邵海朋来自营口,他曾经是一名电焊工。去年5月,一次高空作业中不慎跌落,导致高位截瘫,生活无法自理,突如其来的灾难让他心灰意冷。但通过近6个月的穿戴外骨骼机器人,他现在已
发表于 2018-11-23
瘫痪小伙变身“钢铁侠” 借助机器人挑战“全马”

世界首例!下肢完全瘫痪的他,通过电子设备重获行走

Jered Chinnock在协助下站立(图片来源:梅奥诊所)  “‘抬腿、踢脚,抬腿、踢脚……’当我每走出一步,我都在心理默念。”这是Jered Chinnock近年康复训练的一部分。  2013年2月的一次意外事故让Jered Chinnock下半身完全瘫痪,他失去了曾经理所应当的站立和行走能力。在那次意外中,他驾驶着雪地摩托发生了撞击事故,被甩下来之后又遭受了紧随其后的雪地摩托的二次伤害,这造成他多根肋骨断裂、脊柱骨折。他被迅速送往医院急诊,虽然进行了手术,但是却无法改变脊髓受损的状况,他瘫痪了。“我觉得我下半辈子都离不开轮椅了,”Jered Chinnock说,“我一直都希望能够重新走路,如果是你因为意外再也无法站起来
发表于 2018-09-27
世界首例!下肢完全瘫痪的他,通过电子设备重获行走

智能治愈瘫痪,不仅仅是站立行走

还记得上世纪“超人”的扮演者克里斯托弗·里夫吗?银幕里,这位身高1米94、身材魁梧的“超人”有着健康的体魄,乐于助人的精神,总是披荆斩棘,救人于生死之间。然而在现实中,超人的扮演者里夫却因骑马时意外摔断颈椎,导致脊髓严重受损,余生都将与轮椅度过。但“超人”永远拥有着钢铁般的意志,即使面临如此巨变,里夫也不曾放弃希望,他始终乐观地认为,随着科技发展,“终有方法治愈”。可惜的是,里夫没能等到彻底治愈瘫痪的方法就不幸去世,但在未来的五到十年间,无数像里夫一样依靠轮椅生活的瘫痪患者,或许能实现这位“超人”未能完成的愿望——治愈瘫痪。治愈瘫痪,从“说出来”到“站起来”想要治愈瘫痪,我们首先得了解瘫痪的病因。目前来看,许多瘫痪是由外力损伤脊髓
发表于 2018-05-31
智能治愈瘫痪,不仅仅是站立行走

无线大脑植入物让瘫痪的猴子重新走路

      十多年来,神经学家 Gregoire Courtine 每几个月就要从他在洛桑的瑞士联邦理工学的实验室飞往中国北京的另一个实验室,对猴子进行治疗脊髓损伤相关的研究。通勤令人精疲力竭,有时他需要在飞到北 京做完实验的当天返回瑞士。但这么做是值得的,在中国做实验的监管负担比美国和欧洲少。本周他的团队在《自然》期刊上发表研究报告了在北京的实验结果:利用无线大脑植入物使脊髓损伤的猴子恢复行走能力。 Courtine正在瑞士实验在人类身上运用这项技术。实验更多是一种进步而不是某种突破,是基于对实验鼠的十年研究。研究团队首先绘制健康猴子的大脑向腿部肌肉发送信号的映射,检查信号到达的下
发表于 2016-11-11
无线大脑植入物让瘫痪的猴子重新走路

小广播

About Us 关于我们 客户服务 联系方式 器件索引 网站地图 最新更新 手机版

站点相关: 医学成像 家庭消费 监护/遥测 植入式器材 临床设备 通用技术/产品 其他技术 综合资讯

北京市海淀区知春路23号集成电路设计园量子银座1305 电话:(010)82350740 邮编:100191

电子工程世界版权所有 京ICP证060456号 京ICP备10001474号 电信业务审批[2006]字第258号函 京公海网安备110108001534 Copyright © 2005-2018 EEWORLD.com.cn, Inc. All rights reserved
pt type="text/javascript" src="//v3.jiathis.com/code/jia.js?uid=2113614" charset="utf-8">