美研发光学传感器能使大脑直接控制义肢
时间:2017-12-08

  科学网 - 美国光学传感器的研发可以使大脑直接控制假体

  据英国“新科学家”网站10月18日报道(北京时间),美国科学家研制出一种可接收神经冲动等光学信号的传感器,进一步改善人体神经系统与假体之间的联系,使神经通过大脑的直接控制假体的梦想已经迈出了一大步,走向现实。将来,通过传感器,大脑可以直接控制假体的运动,而假体也可以通过假体感受压力和热量。

  目前假体的神经界面都是电子的,其中的金属部件可能会被人体排斥。南卫理公会大学的Mark Christensen及其同事正在研究捕捉神经信号的光学传感器。他们使用的材料不仅比金属诱导人体免疫反应的可能性小,而且不会腐蚀。

  该传感器是基于一个聚合物球体耦合到一束光纤,将发送一束光通过灯泡的内部。光线在这些球壳内传播的方式被称为回声墙(Echo Wall)模式,灵感来自英格兰伦敦圣保罗大教堂(St. Pauls s Cathedral)的耳语画廊。在圣保罗大教堂,声音可以通过不断反思凹壁并因此进一步扩展。

  传感器的设计思想是与神经冲动相关的电场影响聚合物球壳的形状,球壳内部光的共振也相应改变,结果使神经系统成为光子电路的一部分在理论上,光线的共振变化可以把命令发送到仿生手上,例如告诉仿生手,大脑想要移动手指,通过在光纤顶部放置一个反射镜,引导一束红外辐射并刺激神经系统,它发出的神经信号也可以在其他方向进行。

  研究人员表示,传感器仍然处于原型设计阶段,目前太大而无法适应人体,但传感器会在体积缩小的情况下工作。这个研究项目得到了国防部高级研究计划局(DARPA)的560万美元。研究人员计划在2年内对猫或狗的工程样本进行测试。在此之前,研究人员需要将这种传感器的尺寸从几百微米减小到50微米。

  传感器工程样本在使用前,研究人员还需要绘制特定的神经连接。例如,要求病人尝试抬起他的胳膊以便将相关的神经附着在假体上。

  克里斯滕森说,有一天,这些传感器和纤维就像跳线一样,创造了一个从大脑到腿部的神经回路,绕过受损的身体组织,最终使受损的脊髓重新获得运动能力和感知能力。

  但有专家认为,虽然这些传感器所使用的材料具有很强的生物相容性,但它们是否能完全避免人体的排斥反应依然存有疑问。

  英国“新科学家”网站(英文)

  特别声明:本文仅为传播信息的目的转载,并不代表本网站或其内容的真实性;如从本网站转载的其他媒体,网站或个人将被保留在本网站上,并对版权拥有法律责任;如果您不希望被转载或联系转载稿费等事宜,请与我们联系。