思想如何在未来无线控制电子假肢

思想如何在未来无线控制电子假肢
一种使用电线传输信息和接收能量的当前神经植入物。图源:Sergey Stavisky

斯坦福大学的研究人员多年来一直致力于推进一项技术,有朝一日可以帮助瘫痪患者重新使用他们的四肢,并使截肢者能够用他们的思想来控制假肢和与计算机交互。

该团队一直专注于改进a它是一种植入病人大脑表面颅骨下的设备。这种植入物将人类的神经系统连接到一个电子设备上,例如,可以帮助恢复一些功能脊髓损伤的人,或者神经系统有问题的人,比如也被称为卢伽雷氏病。

目前的这些设备记录了大量的神经活动,然后通过电线将这些大脑信号传输到计算机。但是,当研究人员试图创建无线脑机接口来做到这一点时,传输数据需要太多的能量,设备会产生太多的热量,对患者来说是不安全的。

通往无线设备的方法

现在,由神经科学家Krishna Shenoy博士和Boris Murmann博士,以及神经外科医生和神经科学家Jaimie Henderson博士,已经展示了如何创造一种无线设备,能够收集和传输精确的神经信号,但使用的功率是目前有线系统的十分之一。这些无线设备将比有线设备看起来更自然,并为患者提供更自由的活动范围。

研究生Nir Even-Chen和博士后Dante Muratore博士在《自然生物医学工程》的一篇论文中描述了该团队的方法。

该团队的神经科学家确定了控制机械臂或计算机光标等假肢设备所需的特定神经信号。该团队的电子工程师随后设计了一种电路,使未来的无线脑机接口能够处理和传输这些经过仔细识别和隔离的信号,使用更少的能量,从而可以安全地将设备植入大脑表面。

测试想法

为了验证他们的想法,研究人员收集了三个人的神经元数据以及一名(BrainGate)临床试验的人类参与者。

当受试者执行移动任务时,比如在电脑屏幕上定位光标,研究人员进行测量。这一发现验证了他们的假设,即无线接口可以通过记录特定动作的大脑信号子集来准确地控制个人的运动,而不是像有线设备那样进行收集散装。

下一步将是基于这种新方法构建一个植入体,并通过一系列测试实现最终目标。


进一步探索

超低功耗大脑植入物在灰质噪声中找到有意义的信号

更多信息:Nir Even-Chen等。无线皮质内脑机接口的节能设计机会,自然生物医学工程(2020)。DOI: 10.1038 / s41551 - 020 - 0595 - 9
所提供的斯坦福大学
引用:思想如何有一天可以控制电子假肢,无线(2020,8月4日)检索到2022年8月31日从//www.puressens.com/news/2020-08-thoughts-day-electronic-prostheses-wirelessly.html
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