手的精細運動是人的重要功能之一。拿一個杯子、握一個球,都需要手和手指的精細運動,以及手部和眼睛的協調合作。然而在目前的各種腦部控制的機械假肢中,還沒有一個能有精細運動功能,主要原因之一是從腦部難以獲取精確到每個手指的信號。
約翰·霍普金斯大學近期在癲癇患者腦部植入了一個可以控制假肢的電極陣列,通過映射控制每個手指動作的腦區,第一次實現了通過腦部來控制假肢的單個手指,實現上肢假肢的精細運動功能。該研究已發表在Journal of Neural Engineering上。
他們首先通過腦外科手術,將128電極傳感器陣列(大概信用卡大?。┲踩牖颊叽竽X控制手和手臂動作的部分,每個傳感器監測腦部直徑1毫米的圓形面積。然后要求患者移動自己的手指,來觀察手指運動過程中,大腦哪些部位被“點亮”‘此外,他們還將小型振動蜂鳴器放置在患者指尖,以測量觸覺引發的腦部電信號?;趧幼餍盘柡陀|覺信號的數據,對機械假肢進行編程,并將電極連接到患者腦部,要求患者用“思考”的方式來移動機械假肢的手指。
開始,控制的精確程度達到76%,當無名指和小指連接在一起時,精確度明顯提升,達到88%。研究人員解釋說,控制的小指和無名指大腦的一部分重疊,所以大多數人這兩個手指是一起動的。此外,研究人員還表示,截肢患者無需提前培訓就能熟悉這個設備。
精細運動的實現意味著,腦機接口控制機械假肢的技術又有了新的突破。