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#校园新闻#加州大学欧文分校(UCI)脑机接口帮助瘫痪患者重新行走
发布时间:2016-03-28 丨 阅读次数:708

UCI,2015年9月24日——UCI创造的新奇脑机接口技术能够使瘫痪人士行走一小段距离。 


在初步的概念验证研究中,在UCI生物医学工程师Zoran Nenadic和神经学家An Do的领导下,一个由于脊椎损伤而双腿瘫痪的受试者在病后第一次能够不借助人为控制的机械双腿走上几步。 


这位男性受试者的双腿已经瘫痪了五年了,这次他借助一个脑电波系统使大脑的信息绕开脊椎直接传递到双腿上,从而能够沿着12英尺长的路线行走。系统需要接收来自受试者大脑的电信号,再通过计算机算法进行处理,然后启动安置在膝盖附近的电极,这样就能刺激腿部肌肉向前移动。 


研究结果可在《神经工程和康复杂志》上查看。 


“即使在瘫痪几年后,大脑仍然可以产生强烈的脑波使双腿能够保持简单的行走,”生物医学工程副教授Nenadic说,“我们向人们展示了在遭受脊椎损伤后还可以在大脑的控制下重获行走的本能。” 刺激腿部肌肉的非侵袭系统是一个很有效的方法,大大地提高了现有的借助虚拟实境或是机械外骨骼的脑部控制系统技术。 


研究受试者需要接受几个月的激活大脑的行走能力的脑部训练和物理治疗,之后他才能达到自主行走的阶段。头上戴着的脑电波帽正在阅读他的脑电波,这是他第一次被要求去思考挪动双腿。由此产生的脑电波将经由Nenadic设计的计算机算法处理,这样该算法可以将与腿部运动相关的脑电波隔离出来。之后,受试者接受训练来控制在自己虚拟实境中的化身,使得经由算法处理后的特定的脑电波能够发挥效力。 


训练过程是一个定制系统,Nenadic说,因此当受试者想要移动双腿时,计算机算法就会将脑电波处理成相应的信号,从而刺激他腿部的肌肉。 


为了使这个办法有效,受试者需要接受密集的物理治疗来修复和加强他的腿部肌肉。之后,头上戴着脑电波帽,身体也被吊离地面五厘米,那是为了让他能够不费力气地自由移动双腿。最后,他再在地面上施展练习的技巧,这时他要装上体重支撑系统,不时地停顿,防止跌倒。 


由于此次的概念验证研究的患者只有一位,Do说,需要进一步的研究来验证这个成果能否用于更多的瘫痪人士身上。 


“一旦我们证实这种非侵入系统的可用性,我们就能够找寻入侵方式,例如大脑植入物,”神经学助理临床教授Do说,“我们希望植入物能够使假体的控制达到一个更高的水平,因为它能够高质量地记录下脑电波。此外,这样的植入物还可以向大脑反馈信息,让使用者能够感觉到他的双腿活动。” 


对这项研究做出重要贡献的还有UCI的Christine King, Po Wang, Colin McCrimmon和 Cathy Chou。该项研究的赞助方是美国国家科学基金会(研究经费:1160,200美元)。