新研究！通過神經訊號控制義肢有了更多的可能性

（圖片來源：北卡羅來納州立大學）

通過神經訊號來幫助殘障人士（本文特指下肢截肢人士）控制義肢的設想，又多了一些可能性。

近日研究人員發現，在物理療法的幫助下，實驗對象利用神經控制方法，完成的動作數量超乎科學家們之前的想像。

在發現這個現象之前，該研究團隊一直在開發下半身外骨骼，用於幫助殘障人士行走。

不過，他們所開發的設備本質上是可行走機器人，殘障人士可將其綁在腿上，然後進行移動。

通常來說，這些外骨骼（可行走機器人）可以自動執行諸如步行之類的預編程循環運動。

如果在幫助殘疾人士進行更複雜的活動，研究人員希望殘障人士能夠通過思想來控制這些設備，例如，依賴附著在腿部的感測器來實現，這些感測器可以檢測從大腦發送到肌肉的生物電訊好，並發出移動的指令。

當然了，目前看來，上述操作還屬於一種理想狀態。

北卡羅萊納州立大學生物醫學工程師、該研究的資深作者Helen Huang表示：「完成走路這樣簡單的動作而言，機器進行自主控制的效果會很好，但如果涉及到的動作不僅僅是走路，比如打網球或即興舞蹈時，能夠有神經控制的幫助就好了。」

不過，目前由腦部訊號來實現對機器人義肢的控制，還存在需要解決的問題，其中就包括如何幫助殘障人士的神經系統，去啟動和控制他們仍然留存在肢體中的肌肉。

「在（截肢）手術過程中，肌肉的原始結構發生了變化。」Helen Huang 進一步解釋說，「我們發現，啟動這些殘留的肌肉相對簡單，但是它們收縮的方式與身體健全的人不同，因此殘疾人士需要接受訓練，從而學會如何更好地控制這些肌肉。」

在這項新研究中，Helen Huang和同事為一名截肢志願者，在物理治療師的指導下，練習使用神經控制來做動力義肢踝關節的訓練，這種訓練對於義肢來說是極具挑戰性的。因為義肢需要從控制踝關節運動的肌肉，來接收生物電訊號。

這位57歲的志願者失去了左小腿中部以下的肢體，包括腳踝。

他在兩個半星期的時間內，與物理治療師進行了五次練習，每次練習持續約兩個小時。而物理治療師會幫助志願者提供有關關節活動的回饋，並且在關節運動練習之後，幫助志願者進行全身運動和全身協調。

在通過培訓後，志願者就可以做出他以前認為困難的各種動作，其中包括在不借助外力的情況下，從端坐到站立的動作或是蹲著撿地面的某樣東西。

此外，畢竟腿部佩戴義肢機器人的截肢者站立時通常穩定性較差，因為機器很難預測外界干擾，也很難預測截肢者會用何種方式來彌補這種干擾。

北卡羅萊納州立大學生物醫學工程師，該研究的第一作者Aaron Fleming說：「站立時所呈現的穩定性，以及對動作的微妙控制都令人驚訝。」

眼下，研究人員的目標是對更多的機器人義肢的患者進行檢查，並幫助他們進行更多的任務（例如避開障礙物）測試。他們還想調查當這些志願者身處這樣的訓練中，神經系統可能在做什麼，比如是否正在恢復原始的神經通路。