日期： 2024年10月17日
来源： 某机构
概要： 研究人员在一项使用恒河猴的研究中，开发了一种新型脑机接口训练协议。该方法仅使用来自大脑的信号就能精确控制假肢手。研究人员能够证明，大脑中控制不同手部姿势的神经信号对这种控制至关重要，而非像先前假设的那样，是控制运动速度的信号。这些结果对于改善神经假肢手的精细控制至关重要，这可能会让瘫痪患者恢复部分或全部活动能力。
完整报道
某机构的研究人员在一项使用恒河猴的研究中，开发了一种新型脑机接口训练协议。该方法仅使用来自大脑的信号就能精确控制假肢手。研究人员首次证明，大脑中控制不同手部姿势的神经信号对这种控制至关重要，而非像先前假设的那样，是控制运动速度的信号。这些结果对于改善神经假肢手的精细控制至关重要，这可能会让瘫痪患者恢复部分或全部活动能力。
提购物袋、将线穿过针眼——力量抓握和精确抓握是我们日常生活的一部分。只有当无法使用双手时（例如由于截瘫或ALS等导致进行性肌肉麻痹的疾病），我们才会意识到双手是多么重要（和出色）。
为了帮助患者，科学家们研究神经假肢已有数十年。这些人工手、手臂或腿可以给残疾人恢复活动能力。受损的神经连接通过脑机接口桥接，这些接口解码来自大脑的信号，将其转化为运动，从而控制假肢。然而，直到现在，尤其是手部假肢仍缺乏日常生活所需的精细运动技能。
“假肢的工作效果主要取决于控制它的计算机接口读取的神经数据，”该研究第一作者、某机构神经生物学实验室科学家Andres Agudelo-Toro说。“以往关于手臂和手部运动的研究主要集中在控制抓握运动速度的信号上。我们想探究代表手部姿势的神经信号是否可能更适合控制神经假肢。”
在这项研究中，研究人员与恒河猴合作。与人类一样，它们拥有高度发达的神经系统和视觉系统，以及明显的精细运动技能。这使得它们特别适合研究抓握运动。
为了准备主要实验，科学家训练两只恒河猴在屏幕上移动一个虚拟的化身手。在这个训练阶段，猴子用自己的手做出手部动作，同时观察屏幕上虚拟手相应的动作。猴子在任务期间佩戴的带有磁传感器的数据手套记录了动物的手部动作。
一旦猴子学会了任务，下一步就训练它们通过“想象”抓握动作来控制虚拟手。研究测量了大脑皮层区域中专门负责控制手部运动的神经元群体的活动。研究人员专注于代表不同手和手指姿势的信号，并在相应的协议中调整了脑机接口的算法，该算法负责将神经数据转化为运动。
“与经典协议不同，我们调整了算法，使得不仅运动的终点很重要，而且如何到达那里，即执行路径也很重要，”Andres Agudelo-Toro解释说。“这最终带来了最精确的结果。”
然后，研究人员将化身手的动作与之前记录的真正手的数据进行比较，并能够证明这些动作以相当的精度执行。
“在我们的研究中，我们能够证明控制手部姿势的信号对于控制神经假肢尤为重要，”研究资深作者、神经生物学实验室负责人Hansjörg Scherberger说。“这些结果现在可用于改善未来脑机接口的功能，从而也能改善神经假肢的精细运动技能。”
该研究得到了某研究基金会和欧盟“地平线2020”项目的支持。FINISHED
