高位截瘫患者从头行走：靠意念批示外骨骼，法国脑机接口新打破
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依赖参与头部的 2 个传感器，法国里昂的一名瘫痪男人 Thibault 实现了操控外骨骼设备来助力行走。 科学家将 2 个植入物安排在 Thibault 大脑外貌的行为节制部位，每个植入物有 64 个电极，同时有软件可以将电极读取的脑电波转换为行为指令。 10 月 3 日，法国格勒诺布尔-阿尔卑斯大学传授 Alim-Louis Benabid 将这个研究颁发在《柳叶刀-神经生物学》（The Lancet Neurology）上。 一、71% 解码乐成率 4 年前，Thibault 从一个夜总会 15 米高的阳台掉下来，导致四肢瘫痪，之后的两年他一向躺在医院的病床上。2017 年，他接管了法国 Clinatec 公司与格勒诺布尔-阿尔卑斯大学的外骨骼研究尝试。 最初他在视频游戏里实习节制假造脚色，之后穿上这套外骨骼设备最终实现了行走。 这个研究在 2017 年 6 月 12 日到 2019 年 7 月 21 日时代举办。颠末 20 多个月各类范例实习，Thibault 已经可以依附大脑信号节制这个外骨骼设备，并可以实现迟钝行走以及停息。当他想走路时，这个外骨骼呆板人就会产生一系列举措，让他的双腿向前移动。他还可以节制手臂自由勾当。只是从大脑发出指令到实现行为有 350 毫秒的时差，不然体系就难以节制了。
这套装备是一种吊装式的安详行走体系，看起来像一套游戏设备，它可以或许提供长时刻的高判别率脑电记录，并将行为意图举办及时解码。 30 岁的 Thibault 暗示，对付他这个两年不能走路的瘫痪患者，现在他行走的时辰感受就像阿姆斯特朗在月球缓步。 这套装备重达65 公斤，以是尚无法让患者实现完全自主行为。四肢瘫痪的患者竖立行走有坚苦，他必要安详保障装备吊在天花板上，以停止摔倒。这也是这套设备还不能走出尝试室的首要缘故起因。 Thibault 在视频游戏里的乐成率为64%，实际中行使这套设备碰触方针的乐成率为71%。现在，研究职员打算让 Thibault 实习用手指抓取物体。 二、半侵入式的脑机接口 神经外科大夫 Alim-Louis Benabid 是 Clinatec 公司的首创人之一，他但愿这家开办于 2006 年的公司可以或许辅佐那些四肢瘫痪的患者、神经退行性疾病患者以及预后不良的癌症患者。
他们给 Thibault 行使的电极不刺入大脑。这种硬膜外皮质脑电（ECoG）具有半浸润性，解码模子可以每 7 周校准一次。这套体系是无线节制，颅骨植入式，且具备恒久生物相容性。 这套外骨骼是一个呆板人神经假体，具有 4 个可穿着且完全无邪化的肢体，有 14 个枢纽。患者身负一个背包计较机来接管皮质脑电信号，后者被解码为一维、二维或三维的行为信号。后者每 100 毫秒就被发射到外骨骼节制器，转换为运行指令，从而发生行为。只是这套体系没有均衡装置，因此必要天花板上的装置来防备摔倒。 Thibault 的手术是在全麻状态下举办的，这是一个半侵入式的手术：5 厘米直径的颅骨切开术，电极在大脑硬膜外安排可防备颅内传染，大脑无电极穿透，无线信号传输。 研究职员原来招募了 2 名受试者，个中一名受试者在植入物安排激活后很快间断了通信，于是退出了测试。只有 Thibault 完成了测试。 专访美国从事痊愈医学研发的博士林方：这是高位截瘫患者的福音 DeepTech：这个外骨骼装备看起来较量粗笨，远远没有科幻中的便捷，那么怎么评价它在临床上的打破？ 林方：科幻中的外骨骼，好比说钢铁侠那样的，根基上是生物学上的外骨骼寄义，相同螃蟹的壳，钢铁侠的外骨骼就是壳。 而计划来辅佐加能人体成果的外骨骼，也就是这篇论文里报道的这种，固然也会有可穿着性，和壳的观念是完全差异的。这种叫 powered exoskeleton，即有动力的外骨骼。这种外骨骼不行能是壳的外形，而是由动力驱动来完成或帮助完成人体原来的行为成果。 论文报道的外骨骼确实也比痊愈医学中已经应用的几种外骨骼体系更为粗笨，首要是这个体系针对的是高位截瘫病人，好比报道中的 Thibault 是自肩膀以下瘫痪，这样的截瘫属于四肢瘫痪，连手臂都不能发力，以是给他们用的外骨骼体系必需提供靠得住的竖立支撑成果，而不像其余一些体系好比 SuitX’s Phoenix 那样轻便，后者是给上肢成果一切可以行使拐杖支撑身材竖立的下肢瘫痪患者。 DeepTech：与其他脑机接口研究对比，这个研究在临床上最大的上风是什么？ 林方：该研究的打破在于行使了更先辈的脑机接口技能以及整个外骨骼体系节制的实习方法。 之前痊愈用的外骨骼是肌电信号节制，而这个研究里行使了脑机接口（大概不是初次），也就是依赖行使者的意念来节制外骨骼的举措。其打破详细而言，一是行使了皮层外貌电极而不是脑组织的刺入式电极，二是植入了两组电极可以节制身材的双侧也就是四肢，三是皮层电信号的传输是无线的。 其实习方法是循规蹈矩的，根基上是让病人从节制单一自由度的肢体行为开始逐步盼望到可以节制 8 个自由度。 其它据论文报道，已经实习定标好的节制模子，可以长达 7 周不必要从头实习定标。 该研究的临床上风是，电极不刺入脑组织和无线传输信号，侵入性低，创伤小也更不轻易传染。同时，7 周不必要从头实习定标，低落了病人和治疗师的承担。 DeepTech：这个装备在假造游戏中的乐成率为 64%，在尝试室中乐成率 70.9%，那么是哪些身分影响到装备操控的乐成率？ 林方：许多身分。皮层电信号的质量、解读的精确性（牵扯到行使什么模子来解码）、节制体系的鲁棒性等等。 （编辑：河北网） 【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容! |
