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谷研試劑-新型光學傳感器能使大腦直接控制義肢

更新時間:2014-01-08 點擊量:649

谷研試劑-新型光學傳感器能使大腦直接控制義肢

美國科學家出一種能接收神經脈沖等光學信號的傳感器,可進一步改進人體神經系統(tǒng)與義肢之間的連接,使通過大腦神經直接控制義肢的夢想朝現實邁進了一大步。未來,通過該傳感器,大腦能夠直接控制義肢的運動,被植入者也可通過義肢感受到壓力和熱度。

  目前,義肢中的神經接口都是電子的,其中的金屬零件可能會被身體排斥。而美國南衛(wèi)理公會大學的馬克·克里斯滕森和同事正在一些可以捕捉神經信號的光學傳感器。他們使用的材料——光纖和聚合物與金屬相比,不僅不太可能誘發(fā)身體的免疫反應,而且也不會被腐蝕。

  這種傳感器建立在一個聚合物的球殼上,這些球殼同一束光纖偶聯在一起,光纖將發(fā)送一束光,經過球殼內部。光在這些球殼內“旅行”的方式被稱為“回音壁模式”,其靈感源于英國倫敦圣保羅大教堂的回音壁。在圣保羅大教堂,聲音可以通過凹形墻壁的不斷反射而持續(xù)傳播,因此傳播得更遠。

  該傳感器的設計理念是,與神經脈沖相連的電場會影響聚合物球殼的形狀,球殼內部光線的共振也隨之改變,因此,神經系統(tǒng)會變?yōu)楣庾与娐返囊徊糠帧睦碚撋现v,光線的共振變化能夠向仿生手發(fā)送指令,比如告訴仿生手,大腦想要移動一根手指等。通過在光纖頂端放置一個反射器,引導一束紅外線照射并刺激神經系統(tǒng),其發(fā)出的神經信號也能夠被帶往其他方向。

  研究人員表示,這種傳感器目前還處于原型研制階段,而且尺寸太大,暫時無法安裝在人體內,不過,隨著尺寸不斷縮小,這種傳感器將可以在生物體內發(fā)揮作用。該科研項目獲得了美國國防部研究計劃局(DARPA)560萬美元的資助。研究人員計劃2年內將工程樣品在貓或狗身上進行試驗。在此之前,研究人員需要將這種傳感器的大小從幾百微米縮小到50微米。

  該傳感器工程樣品在使用前,研究人員還需要將神經連接具體地繪制出來。例如,要求病人試著舉起他殘缺的手臂,以便將相關的神經連接到義肢上。

  克里斯滕森表示,總有一天,這些傳感器和光纖可以像“跳線”一樣,形成從大腦直到腿部的神經回路,繞開受損的身體組織,zui終讓脊髓受損患者重新恢復運動能力和知覺。

  不過,也有專家認為,這種傳感器所使用的材料雖然都具有很大的生物相容性,但它們是否能夠*避免人體的排異反應依然存疑。

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