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    美研究人員開發可用大腦直接控制的假肢

      美國有四所大學贏得了總額120萬美元、為期4年的美國國家科學基金會(NSF)贊助經費,將共同開發新一代的假肢,不但可傳遞感官訊息給病患,也能通過病患的思緒來進行控制;這四所大學包括萊斯大學(Rice University)、密西根大學(University of Michigan)、德雷賽爾大學(Drexel University)以及馬里蘭大學(University of Maryland)。

      萊斯大學的研究人員將打造一款假肢手臂,能通過一頂內嵌電極的帽子讀取使用者的腦電波(EEG)活動來進行控制;使用者的腦電波信息會與通過功能性近紅外線 (near-infrared technology)技術、從使用者大腦前額葉(frontal lobe)測得的血氧濃度等即時信息整合,后者是由德雷賽爾大學的腦成像實驗室開發。

      新型假肢將配備傳感器,收集來自人造手指尖的觸覺信息,以及手掌做抓握動作的力道信息。這些數據會通過觸控板(touch pads)來震動、拉伸或是擠壓假肢與使用者身體連結部位的皮膚,回饋給使用者。這種方法與目前使用胸部或手臂肌肉的收縮來控制假肢的方式相較,似乎是更理想的替代方案。“以長期角度來看,我們希望假肢能擁有與自然肢體相同的功能。”萊斯大學共同首席研究員Marcia O'Malley表示。

      先前該研究團隊曾開發過一款義掌(gripper),能讓截肢患者依據感測回饋信息,準確地感知并操控物體;馬里蘭大學的研究人員也研發過一種利用腦電波訊號的技術,可讓測試者輕易地以思緒來移動電腦螢幕上的滑鼠游標。

      O'Malley表示:“剩下的就是把所有的東西──無創神經***(noninvasive neural decoding)、直接腦部控制以及觸覺回饋──全部整合在一套裝置中。”德雷賽爾大學研究員Patricia Shewokis則指出:“在理想狀況下,(我們開發的)觸覺或觸感回饋技術,可讓病患更容易地利用他們的假肢手臂準確地做他們希望用手臂做的事情。”

      而O'Malley也補充指出,新研發的技術對現有的、無法讓使用者感覺到他們所觸摸對象的假肢裝置來說,是一大躍進;市面上有部分假肢是使用力道回饋系統(force- feedback systems),會以類似手***震動模式的震動,對假肢手掌所抓取的物體提供有限的信息。

      “一般來說,那種震動回饋提示并不是很有幫助;”O'Malley表示:“在很多情況下,人們都僅是仰賴視覺回饋,也就是觀察他們的假肢抓握住的物體,來推斷該物體是軟的還是硬的,或者是抓握的力道;因此這方面的技術還有很多改善空間。”

      在一年前,美國國防部高等研究計劃署(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)提供約翰霍普金斯大學(Johns Hopkins)一筆3,450萬美元的基金,以打造一款通過植入大腦的神經傳感器來控制假肢的技術;該為期4年的研究專案將使用約翰霍普金斯大學所開發的、配備22度(22-degrees)運動功能的假肢。

      DARPA想打造更好用假肢的主因,是因為在美國參與波灣戰 爭之后,有不少士兵在戰火中受到損傷;該***構的“人類輔助神經裝置研究計劃(Human-Assisted Neural Devices program)”旨在讓截肢病患能以思緒控制***械手臂。該計劃有關假肢手臂的后續研究,也包括了與約翰霍普金斯大學的一些最新合作。

     
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