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该团队希望在一组在2017年因为脊髓损伤而成瘫痪的患者身上测试火柴棍大小的支架电极,或称“支架电极”。
该电极通过血管插入,并附着于运动皮层旁边的血管中——运动皮层是大脑中产生信号控制运动的部位——避免了需要进行复杂颅脑手术的可能。
脑-机接口与心脏起搏器的理念是不一样的,因为它与插入除外大脑内静脉的静脉内传感器通过电相互作用。
该项医学新发明是由来自澳大利亚墨尔本大学16个部门的39位科学家、研究人员和工程师共同努力的结果,到目前为止,他们在《自然生物技术》杂志上发表了相关论文。
第一作者,承担墨尔本多学科血管仿生实验室多项领导工作的神经学家Thomas Oxley博士说:
“我们已经能够创造出世界上唯一一种能够通过简单的一天手术植入大脑血管的微创装置,避免了需要进行高风险开颅手术的可能。”
他们的目标是帮助完全瘫痪的患者通过记录大脑活动并将这些信号转换成电子命令控制外骨骼和假肢恢复他们的自主活动能力。
“在本质上这是一种仿生脊髓,”Oxley博士解释说。
研究人员说,信号也可以用于控制轮椅和电脑。
临床前试验表明,支架电极是有效的,可以安全用于长期使用
文章中所描述的临床前试验表明,支架电极获取的大脑活动的是那种能够控制仿生肢体运动的类型。
研究人员在绵阳体内进行了实验,结果表明该电极能记录从运动皮层发出的高质量信号,并能通过血管造影安全插入从而避免了开颅手术的风险。
实验结果表明,植入的支架电极长期使用是安全的。研究人员能够成功地记录好几个月的大脑活动,且当该电极被组织接纳后其记录质量得到明显提高。
中风和脊髓损伤是导致瘫痪的主要原因,大约每50人当中就有1人瘫痪。在美国,有近600万瘫痪人群。
在澳大利亚——即使正在开发支架电极——大约有150,000人生活在中风后造成的严重残疾之中,大约20,000人罹患脊髓损伤——一名19岁男性就是一个典型病例。
该研究团队计划在2017开始第一例人体试验;目的是在三名瘫痪患者身上实现直接由大脑控制外骨骼。
目前,切换到一个不同模式如站立、起步、停止或转身,使用者必须使用操纵杆进行操作。当患者开始使用支架电极,这将是人类首例人动装置可以直接控制使得在这些模式之间自由进行切换。