脑机头条第38期| 能玩"剪刀石头布"的脑机！密歇根大学开发由大脑意识精密控制的假肢 / 四六文摘

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2020年3月8日

脑机头条第38期

几日前，美国密歇根大学的研究人员在《科学》子刊《科学转化医学》发表了脑控假肢领域一篇重磅文章。文章介绍了研究人员通过一种新的神经接口技术，开发出一款由意识精密控制的假肢。

在这项研究中，研究人员通过放大截肢患者手臂末端神经发出的微弱电信号，截肢患者佩戴假肢手指能够实现像科幻电影一样进行实时、精密控制。

佩戴这款假肢可以轻易拿起积木，准确的放到预定位置。

还能够进行石头剪子布：

而且还能像正常手臂一样操作日常生活中的物品。

凭直觉控制假肢

密歇根大学工程学院生物医学工程系副教授 Cindy Chestek 说："一个人可以让假肢做很多事情，但这并不意味着这个人可以凭直觉来随意控制假肢。"

"我们的技术能够实现：不需要学习，在第一次使用时仅仅通过大脑思考，就能够实现假肢控制。我们在第一次尝试的时候就成功了，受试患者根本没有学习的机会，所有学习都运行在算法中。"

研究人员对 4 名截肢患者进行了为期一年实验，患者均佩戴了仿生学卢克臂（LUKE arm）。卢克臂是一种机器假肢，卢克的取名来自于《星球大战》系列电影中一个用机器臂替代伤臂的人物。

想要实现意识控制假肢的最大障碍之一，便是如何为仿生肢体提供强劲而稳定的神经信号。

而截肢残余的神经信号都很微弱，在获取这些信号时存在很多限制，比如使用"强行窃听"的探测器方法，会导致产生疤痕组织，时间久了会使原本就微弱的信号变得更加混乱。

为了解决神经信号的获取限制，密歇根大学的研究团队提出了将微型的肌肉移植物包裹在受试患者手臂的神经末梢周围，肌肉移植物在三个月内再生并发育出神经和血管，形成“再生性外周神经接口（RPNIs）”，为被切断的神经提供新的组织。这一神经接口可以运行长达 300 天，而不需要重新校准。

Chestek表示：“在以前的方法中，得到信号非常微弱，一般为 5µV 或 50µV 大小的信号，而我们的方法获得了有史以来的第一个 mV 级的信号。因此，现在我们可以读取与单个拇指动作、多自由度拇指动作、人体手指相关的信号，这为假肢患者打开了一个全新的世界。”

参考

https://www.eurekalert.org/emb_releases/2020-03/uom-ly022720.php

https://www.eurekalert.org/emb_releases/2020-03/aaft-rni030220.php

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