10月13日,历史将会记住这一刻!
Nathan Copeland,一名瘫痪男子利用意念控制的机械手臂和美国总统奥巴马「握手」,此举在医学研究上具有重大意义,这意味着完全瘫痪病人首次恢复了知觉。
「他拥有令人惊讶的准确度」,奥巴马说,「当我和机械假肢握手时,它同时给Copeland的大脑发送信号,因此Copeland能感觉到我在触碰或移动他的手臂。」奥巴马对匹兹堡大学的研究者表示祝贺,称其这项技术「令人震惊」。
「那仿佛是从我自己的手传来的感觉一样,」 Nathan Copeland说。他今年30岁,18岁时一次严重的车祸让他的脊髓受损,永久性丧失了对下肢和小臂的知觉。此后,丧失行动能力的他只能靠轮椅和假肢生活。时隔12年,借助匹兹堡大学的突破性技术,他瘫痪的手指重新获得了知觉。向奥巴马总统展现这项最前沿的研究成果之前,他处于极度的兴奋和不安中。
普通人常常被好莱坞电影和科幻小说所误导,认为残疾人士所利用假肢可以轻松应对日常挑战。然而,事实并非如此。虽然有很多研究表明可以利用脑电波控制假肢移动,但因假肢缺乏人体自然的感觉,比如说触感、压力感、温度、疼痛等等,残疾人士很难从假肢得到力度的反馈,仅捡起一个东西这个动作,都可能因为拿捏力度不对造成物体损坏或者物体掉落。
匹兹堡大学本次实验的视频链接:http://v.qq.com/x/page/j0337fxcxld.html
正因为缺乏感觉的反馈,很多残疾人士放弃使用假肢。而匹兹堡大学的研究就是要跨越这个障碍,让残疾人重新获得知觉,更好地控制假肢。10月13日,匹兹堡大学的研究团队公布了一项重要的早期发现:当研究人员蒙上Copeland的眼睛时,Copeland能够识别到底是机械假肢的哪一个手指被触碰了,其准确率为84%。本次研究成果发表在Science Translational Medicine期刊上。
这项技术是匹兹堡大学 「让假肢拥有感觉研究」的一部分。「我们获得的不仅仅是情感上的联系」,Robert Gaunt说,他是匹兹堡大学的助理教授,也是本次研究项目的领导者。「残疾人士在日常生活面临着难以想象的挑战,比如拿起东西,捡起东西,操控假肢,这些最基本的任务在没有最基本的触觉的帮助下,都非常难以完成。」
想要瘫痪人士重新获得感觉,第一步就是要将传感器放置在机械假肢内,这一步很好完成,但从这些传感器获得感觉反馈就比较棘手。
此前一些科学家把瘫患人士截肢后剩余的部分神经元直接连接到机械假肢上,但因脊髓受损会打断手臂和大脑之间的连接,这个方法行不通。借鉴之前实验中,在猴子大脑里植入传感器可以重新建立大脑和手臂的连接,2015年,匹兹堡大学对Copeland进行手术,往他大脑控制双手的区域植入了两个微小的电极(每个大约4毫米),这两块电极产生的电刺激可以让Copeland罢工了十几年的神经元重新工作。
同时,这两个电极的导线会从从Copeland的大脑延伸出来,和一台电脑以及机械假肢进行连接。植入电极之后,匹兹堡大学的研究团队花了4周的时间刺激Copeland大脑的感觉区域。当植入的电极被电脑激活后,Copeland感受到了类似触感的感觉。当机械假肢手指上的传感器和电极连接后,他能清楚地分辨出到底是机械手臂的哪根手指被刺激了,甚至有时候,他能分清是手指的哪个区域。
「我可以清晰地感觉到每根手指,那真的是非常奇妙」 Copeland说,「有时候像触电一样的感觉,有时候像压力感,但大多数时候我能分辨出每根手指的准确感觉,这就好像我自己的手指被触碰了」。
虽然本次发表的论文只描述了前六个月的研究成果,但是Copeland大脑植入电极已经有17个月了,目前反应很稳定。「这非常令人鼓舞」,Tyler-Kabara说,他是匹兹堡大学的神经外科医生,也是本次实验的研究者之一,「这意味着连接的效果不会随着时间改变,而且电刺激不会损伤大脑。」
Dustin Tyler,是美国西储大学的生物医学工程师,他说本次研究成果在恢复残疾人的知觉上取得了一个「非常重要,非常关键的进步」。尽管如此,本次研究仅仅是朝着「恢复知觉」目标的前进了一小步,仍然有很多不足。
首先,本次研究对象只有Copeland一人,在其他人身上能否重现相同的效果仍然有待验证。
其次,Copeland能够获得基本的压力感和触感,但是他仍然不能获得更为复杂的感觉,比如说运动感、温度、疼痛感,这些感觉更难获得。此外,脚部的感觉要比手部的感觉更难获得。
上述问题可以通过移动电极位置,增加电极数量或者用柔性材料植入在大脑更深部位的方法解决,但在目前技术水平下,每增加一个电极就需要更多的导线,这增加了感染的风险。因此,研究人员正在寻找如何利用无线的方式连接电极和机械假肢。
就目前来看,这项技术很难在实验室以外场景中使用,「目前仍然需要验证这种触觉反馈能否提高机械假肢的使用性能」 Richard Andersen警告说,他是美国加州理工学院的神经学专家,他的团队也在从事大脑控制假肢的研究,而且已经开始了类似的实验。
尽管如此,这项技术可以帮助瘫痪人士恢复最基本的触觉,这会让他们更加积极地看待生活。如果一个人已经很多年不能感受到他的手臂,触觉的恢复对他会产生非常大的影响,他觉得自己重新和外界建立了联系。对于Copeland来说,虽然不能把这种机械手臂带回家使用,但是他对能够帮助科学取得进步感到非常自豪。
「人机合一!」未来学家凯文·凯利早在90年代就喊出了这句口号。在接下来5-10年,脑机接口、机器人外骨骼和机器医生领域会高速发展,未来机器在医疗中究竟有多大作用,人和机器的关系究竟如何?敬请期待奇点2016年创新医疗大会,点击这里报名吧!
参考资料
【1】https://www.statnews.com/2016/10/14/obama-robot-hand/
【2】http://www.nature.com/news/pioneering-brain-implant-restores-paralysed-man-s-sense-of-touch-1.20804
来源:奇点网(微信号:geekheal_com) 作者:李盈
为你推荐

药价查询,药价查询,全国已有29个省、市及新疆生产建设兵团上线定点药店比价小程序
据新闻联播报道,国家医疗保障局消息,截至目前,全国已有29个省(自治区、直辖市)及新疆生产建设兵团上线定点药店比价小程序,可实现药品价格在手机上一键查询、实时比对和位...
2025-02-22 21:28

CDE:晚期胃癌新药临床试验设计指导原则
胃癌(Gastric cancer, GC) 是我国高发的消化系统恶性肿瘤, 其新发病例数和死亡病例数分别位列我国恶性肿瘤发病和死亡的第 5 位和第 3 位。
2025-02-21 21:19

首款依视路星趣控眼镜于上海眼镜展全球首秀 专为近视管理设计 延缓中国儿童青少年近视进展
依视路星趣控眼镜提供符合人体工程学设计的镜架,满足不同年龄段的孩子在面部结构和尺寸上的显著差异,尺码范围广,覆盖38号至50号,为3-5岁儿童,6-9岁和10-12岁青少年年龄段提...
2025-02-21 17:33

百林科完成A+轮战略融资数亿元,多家投资机构联合投资
百林科成立于2021年9月10日,是一家专注于疫苗、抗体药物、重组蛋白、细胞治疗、基因治疗、血液制品以及其他生物制品关键工艺设备与耗材研发和制造的高科技企业。
2025-02-21 13:30

深研生物完成超3亿元B+轮融资,越秀产业基金领投
深研生物成立于2014年,是一家专注于细胞与基因治疗(CGT)领域的高新技术企业,致力于为核心技术与设备的自主研究和开发提供整体解决方案。
2025-02-21 13:23

阿斯利康以1.6亿美元收购珐博进中国,获得罗沙司他在中国的独家权利
昨日(2月20日)晚间,阿斯利康在其官微宣布与珐博进有限公司达成协议,将以约1 6亿美元收购珐博进中国。
2025-02-21 10:20

快速崛起的中国创新药公司,真实生物赴港IPO
2月18日据港交所披露,真实生物科技有限公司(以下简称“真实生物“)递交上市申请书,中金公司为其独家保荐人。这家成立于2012年的生物科技企业,以创新药物研发为核心,专注于...
2025-02-20 20:57

华东医药经皮肾小球滤过率测量设备获批,有望提供GFR监测新方法
2025年2月19日晚,华东医药(000963 SZ)公告,其全资子公司杭州中美华东制药有限公司申报的创新产品三类医疗器械经皮肾小球滤过率测量设备注册申请获得上市批准。
2025-02-19 19:15

国采中选企业满足一定条件,可变更药品上市许可持有人及生产企业、增加规格包装等,第一批名单发布
2月18日,国家组织药品联合采购办公室发布《关于国家组织药品集中采购部分中选药品信息变更的通知(第一批)》,涉及到5批国采的15个品种。
2025-02-19 18:26

凯米生物完成超亿元Pre-A轮融资首关,加速肿瘤治疗性疫苗全球布局
此次融资将用于加速核心产品SN3001(前列腺癌治疗性疫苗)、SN2001(慢性乙肝免疫治疗疫苗)的全球临床,以及基于SynNeogen®核心技术平台的肿瘤治疗性疫苗产品持续布局。
2025-02-19 13:50

潜在交易金额超12亿美元,石药集团ADC癌症新药达成国际授权合作
今日(2月19日),石药集团发布公告称,其控股子公司巨石生物与Radiance Biopharma达成协议,Radiance Biopharma将获得巨石生物自主研发的重组抗人类受体酪氨酸激酶样孤儿受体1...
2025-02-19 11:21

又一玩家加入,来自恒瑞医药的“近视神药”上市申请获受理
近日,恒瑞医药发布公告宣布,公司已经收到国家药监局下发的《受理通知书》,旗下产品 HR19034滴眼液的药品上市许可申请获得国家药监局受理。
2025-02-19 10:47

国家医保局:医保领域2025年度第一批重点事项清单
2025年底前,全国80%左右统区基本实现与定点医药机构即时结算。基本实现医保部门与医药企业对集采药品的直接结算,加快推动与医药企业对集采医用耗材、国谈药的直接结算。
2025-02-18 21:14

“悦如初,达新程” 2025特应性皮炎免疫创新学术会议于成都举办
特应性皮炎是一种慢性、复发性、炎症性皮肤病,在非致命性皮肤疾病中疾病负担位列第一,给患者个人及家庭带来沉重的生理、心理负担,造成长期的社会影响。
2025-02-18 10:58

拜耳在欧盟申请EyleaTM 8mg治疗间隔延长至6个月
拜耳已向欧洲药品管理局(EMA)提交申请,将EyleaTM 8mg(阿柏西普8mg,114 3mg ml注射液)用于治疗两种主要视网膜疾病,即新生血管(湿性)年龄相关性黄斑变性(nAMD)和糖...
2025-02-17 19:55

EyleaTM 8mg延长给药间隔治疗湿性年龄相关性黄斑变性的长期疗效和安全性在三年时得到证实
近日,在于美国迈阿密举行的第22届新生血管年会上,拜耳及其合作伙伴Regeneron公布了PULSAR开放标签扩展研究治疗新生血管(湿性)年龄相关性黄斑变性(nAMD)患者第三年的临床试验结果。
2025-02-17 19:44

备思复(维恩妥尤单抗)联合疗法全国首张处方落地,开启泌尿肿瘤精准治疗新篇章
2025年2月17日,北京大学肿瘤医院泌尿肿瘤暨黑色素瘤肉瘤内科主任、中国临床肿瘤学会副理事长兼秘书长郭军教授为一位晚期尿路上皮癌患者开具备思复(维恩妥尤单抗)联合帕博利珠...
2025-02-17 19:38

安诊儿率先融合DeepSeek-R1,升级大模型底座能力
2月16日,由浙江省卫健委和蚂蚁集团联合推出的 "安诊儿 "宣布融合DeepSeek-R1,升级大模型底座能力,成为国内首批支持专业推理模型的AI医疗健康应用之一。
2025-02-16 15:46