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意志控制機器手 癱者抓握沒問題

自由時報/ 2012.12.21 00:00
〔國際新聞中心/綜合報導〕美國國防部贊助的科學團隊,最近研發出可靠意志控制的新型機器手,功能比過去研發的類似成品還要先進,癱瘓人士安裝後,隔天即可透過意志移動手臂,經過約兩週訓練,更有高達九成機率可完成抓握等需要技巧的四肢動作。團隊表示,這項突破若進一步發展,可讓長期癱瘓者恢復大腦針對手部發號施令的能力,從事日常活動。

五角大廈先進研究計畫局(DARPA)資助的賓州匹茲堡大學團隊,先在一名五十二歲小腦萎縮症患者的大腦左側運動皮質區,植入兩組多電極微陣列系統,兩週後再為該名頸部以下癱瘓的女性接上機器手臂,並讓她接受握緊東西、移動小型物品、堆疊圓錐物等九項技能訓練。

患者植入的電極透過處理複雜演算法的電腦連結機器手,模仿大腦未受損者腦部發布指令控制四肢運動的模式,將病患指令傳到義手上。接上義手隔天,該名患者即可透過意志移動義手,而經過十四週的技能訓練,她完成九項技能的成功率更高達九十一.六%。

匹茲堡大學神經學教授舒瓦茲表示,歷來最大挑戰之一,就是如何將大腦指示四肢的訊號,轉換成可靠又可正確控制機器義肢的電腦訊號。意志控制的義肢,多數都是藉由連結電腦與大腦的複雜演算來達成,「但我們的作法完全不同,我們是藉由電腦演算,模仿大腦未受損者控制四肢的方式,來達成動作模式遠比此前其他嘗試還正確且自然的義手。」

研究人員表示,下一步計畫可能是在機器人義肢裡裝入感應器,讓患者能夠判別物體表面冷熱與粗糙光滑,連接患者腦部與義肢的電線也將以無線遙控方式取代;這種義手也可以與機械衣結合,讓不良於行的下肢癱瘓人士與四肢癱瘓人士恢復行走能力。

儘管匹茲堡團隊的前述成果並非全球首創的意志控制義肢,卻是相關研究的顯著進展,若更進一步研發,長期癱瘓者可能恢復大腦針對手部發出本能指令的能力,得以從事日常活動,最終也可能用來忽略神經傷害,喚醒癱瘓者無法動彈的肌肉。

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