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美科學(xué)開發(fā)出人造神經(jīng)令假肢有觸覺(jué)

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  據(jù)《泰晤士報(bào)》報(bào)道,美國(guó)科學(xué)家日前開發(fā)出“人造神經(jīng)”,有朝一日或能使截肢者的假肢感覺(jué)到冷熱和觸覺(jué),讓它們與大腦實(shí)現(xiàn)高效的雙向交流。

  與大腦實(shí)現(xiàn)雙向交流

  該技術(shù)采用以Pedot為材料的薄薄的塑料細(xì)絲。Pedot可以傳導(dǎo)電子信號(hào)。塑料細(xì)絲與患者真正的神經(jīng)連在一起,延伸至假肢的末端。發(fā)明這項(xiàng)技術(shù)的科學(xué)家認(rèn)為,它最終能使截肢者彈鋼琴,讓人造手具有像真手一樣的觸摸感覺(jué)。美國(guó)密歇根大學(xué)整形手術(shù)專家保羅。塞德納(PaulCederna)教授說(shuō):“失去雙手的人可以再次握住孩子的手,并感受到他們的體溫。我們每天要做的很多事情取決于輕輕的觸摸和壓覺(jué)反饋,無(wú)論是手握熱咖啡紙杯,還是將電話放在耳邊。”

  塞德納教授上周在西雅圖舉行的美國(guó)整形外科醫(yī)師的年會(huì)上公布了他的研究成果。這個(gè)研究項(xiàng)目由美國(guó)軍方資助,是一系列改善對(duì)截肢患者治療的舉措之一。由于阿富汗和伊拉克戰(zhàn)爭(zhēng),美軍士兵截肢病例不斷增多。據(jù)悉,從2008年初開始,已有55名英國(guó)軍人至少失去一條腿或一只手臂。在位于薩里赫德利考特(HeadleyCourt)的英國(guó)國(guó)防醫(yī)療康復(fù)中心(DMRC),當(dāng)前最先進(jìn)的機(jī)械假肢可由患者口袋中的控制裝置以無(wú)線方式移動(dòng)。

  據(jù)塞德納介紹,Pedot的使用令假肢和大腦之間有效的雙向交流變成可能,因?yàn)檫@種材料的反應(yīng)速度是正常神經(jīng)細(xì)胞的兩倍,傳輸神經(jīng)系統(tǒng)電子信號(hào)的效率是當(dāng)前使用的金屬材料的10倍。此外,研究表明Pedot的使用還能刺激新的神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)。塞德納說(shuō):“這讓假肢同真肢的感覺(jué)一樣。這樣,就不需要大腦的重新認(rèn)識(shí)過(guò)程,因?yàn)?lsquo;人造神經(jīng)’已經(jīng)攜帶了所有那些信號(hào)。”

  數(shù)十萬(wàn)個(gè)納米感應(yīng)器

  傳遞電子信號(hào)的塑料細(xì)絲須安裝數(shù)十萬(wàn)個(gè)納米感應(yīng)器,納米感應(yīng)器尚在開發(fā)之中,可以分辨觸覺(jué)、冷熱和其他感覺(jué)。塞德納說(shuō):“我們當(dāng)前面臨的問(wèn)題是,假肢的使用十分復(fù)雜。如果新開發(fā)出的假肢具有足夠多的感應(yīng)器,用以提供輕輕的觸摸以及壓力等各種感覺(jué),那么我們就能讓假肢和患者大腦之間實(shí)現(xiàn)雙向交流。”塞德納借助實(shí)驗(yàn)室動(dòng)物開發(fā)出這項(xiàng)技術(shù),他希望3年內(nèi)對(duì)人進(jìn)行臨床試驗(yàn),10年內(nèi)正式應(yīng)用于患者身上。

  英國(guó)每年有5000人安裝假肢,其中超過(guò)80%的人是安裝腿和腳等假肢,而一旦可以與患者大腦實(shí)現(xiàn)雙向交流,這將對(duì)假肢產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生相當(dāng)大的影響,因?yàn)榧偈趾图俦坌枰鼮閺?fù)雜的活動(dòng)。23歲的約翰。布特沃斯以前曾是英國(guó)皇家空軍機(jī)械師,2007年他在伊拉克的巴士拉空軍基地遭遇火箭彈襲擊,失去了左手。目前,布特沃斯正在積極接受訓(xùn)練,希望在參加殘奧會(huì)的英國(guó)自行車隊(duì)中獲得一席之地。

  有時(shí),他會(huì)利用金屬“分開式掛鉤”(splithook,可提供舉力和控制力)輔助手的活動(dòng)。有時(shí),他會(huì)轉(zhuǎn)而使用表面覆蓋人造皮膚的更為敏感的仿生手i-LIMB.仿生手i-LIMB由植入皮膚表面的感應(yīng)器控制,感應(yīng)器可以探查到截肢處肌肉的電子信號(hào)醫(yī)`學(xué)教育網(wǎng)搜集整理。

  需克服諸多技術(shù)障礙

  布特沃斯說(shuō):“分開式掛鉤易于使用,有了i-Limb,患者同樣感覺(jué)很方便。但是,用它舉起咖啡杯,我不會(huì)感到很舒服。你無(wú)法感覺(jué)到壓力,必須始終盯著這只手,保證其正確抓握。如能用它去感覺(jué)各種事物,一定令人很愜意。”

  莎拉。斯托里(Storey)是英國(guó)著名殘奧會(huì)冠軍,在游泳和自行車比賽中贏得了多塊獎(jiǎng)牌,她一出生就沒(méi)有左手。斯托里說(shuō):“如果這項(xiàng)技術(shù)能在像我一樣的人身上大展身手,那種感覺(jué)一定非常好。但是,我始終想搞清楚一個(gè)問(wèn)題,那就是如果有人給我一只手,我是否懂得如何使用。”

  位于倫敦的英國(guó)皇家整形外科醫(yī)院的醫(yī)生邁克爾。??怂挂恢痹谂c赫德利考特的截肢者合作嘗試這項(xiàng)新技術(shù)。他說(shuō),在這種假肢得到應(yīng)用前,首先要克服幾個(gè)技術(shù)障礙:“在將感覺(jué)從肢體傳回到大腦的問(wèn)題上,你必須慎之又慎。一旦收到錯(cuò)誤信號(hào),大腦將面臨很大風(fēng)險(xiǎn)。我本人對(duì)這些進(jìn)步感到激動(dòng)不已,但它們尚處于早期階段。”

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