断臂女兵思维控制假肢(组图)

2008-10-2 17:43:41#@#$#

　　克劳迪娅·米切尔在新闻发布会上演示她“仿生手臂”的功能 ◎供图/CFP

　　 2008年09月25日

标题：断臂女兵思维控制假肢

　　人可用思维操纵机器手臂

　　人可用思维操纵机器手臂

　　退役女兵车祸中失去整条左臂

　　现年26岁的克劳迪娅·米切尔是美国埃利科特城人，曾在美国海军陆战队中服役过4年，退役之后，她在一次摩托车交通事故中失去了整条左臂。

　　那天，她坐在一个朋友的摩托车上，途中摩托车突然失控发生车祸，米切尔的左臂被公路隔离带切断。起初，医生尝试为她接上手臂，但以失败告终。随后，医生为米切尔安装上一只标准的仿生左臂。她原以为假臂会让她的生活恢复正常，然而它没有发挥所用。截肢部位几乎到了肩膀，这使仿生手臂几乎不可能受她控制。她说：“我只好把那个假肢扔在书架上，根本派不上用场。”

　　从那以后，米切尔的生活就成了噩梦，连普通的剥香蕉皮对她也成了一件大难事。她只能用两只脚夹住香蕉，然后用右手来剥香蕉皮。当米切尔第一次用这种方式为自己剥香蕉皮时，她再也忍不住痛哭起来。面对大家的询问时，米切尔说：“那真是不堪回首的日子，尽管我成功地剥掉了香蕉皮，但我却伤心欲绝，因为我感到自己的动作就像是一只猴子。”

　　装上可用思维控制的仿生臂

　　出人意料的是，一篇讲述实验性神经手术的简短文章竟然挽救了米切尔的生活。文章提到“目标肌肉神经移植术”，它的开发者是芝加哥复健研究所的托德·库伊肯博士。这种新手术的根本原理是机器手臂不受患者肩膀控制，而是由患者思维操纵。

　　 2008年09月25日

标题：断臂女兵思维控制假肢

　　仿生研究复制出的人体器官

　　于是，米切尔准备尝试拥有第二只发挥作用的手臂。她自愿加入到这个实验性手术中来。2006年，医生在6个小时手术中，把被切断和暂时停止作用的神经接到米切尔的肩膀中，然后将它们放在胸肌下方。神经的作用是控制手臂运动。他们想让这些神经再次觉醒，使她的胸肌正常发挥作用。最后，医生们用来自胸肌的电子神经信号为这条仿生手臂提供动力。

　　现在，米切尔可以用两只手非常轻易地剥香蕉皮了，因为她已经装上了一只仿佛科幻电影中的“仿生臂”。米切尔“机械化”的左手可以轻易地靠近一只香蕉，然后将它抓起来，她能够用思想控制这条“仿生臂”的运动，指挥它做各种事情。

　　能做叠衣服、切菜等家务活

　　米切尔的“仿生臂”上装有3个小型发动机，大脑信号能够控制这3个发动机进行各种动作，譬如抬手、伸手、用手指抓物等，“仿生臂”的小臂和手指乍看上去和真手没啥两样。而将来的“仿生臂”能够完成更加复杂的动作，米切尔最近就在芝加哥医院中试戴了一条拥有6个发动机的仿生臂，这条新“仿生臂”能够让她将“手”举到头部上面。

　　现在米切尔可以做一些多数人能轻易做到的简单事情，像叠衣服、切菜甚至还能打开葡萄酒瓶等。她说：“我现在能做一些以前人们认为我不能做到的日常家务。”

　　仿生手臂可以感知冷热

　　如今，米切尔想让手臂活动时就能通过思维让它“动起来”。信号从脑传给胸肌，再由胸肌神经指挥假肢。胸肌接到信号后，接着释放出少量电流。这只机器手臂中安装了一些细小电线，使它能获得电子信号。体内电脑收到信号后进行破译，然后告诉这只假肢怎样做。这个过程几乎在瞬间完成。库伊肯博士说：“我们等于为她重新部署了神经系统。”

　　米切尔手术4个月后，开始遇到一些令她惊讶的事。淋浴时，她会感觉到热流进入胸部，她突然觉得左手上有热水，但这只左手明明是假肢呀！接下来还有更不可思议的事：她触摸胸部时，能产生各种感觉，就像失去的左手能感觉事物一样。她会感觉到热，也会感觉到冷，还有压迫感和触觉。之所以会发生这一切，都是因为她在胸部上触摸了一些特殊部位。

　　原来，在米切尔的手术中，医生切除了控制运动的运动神经，但是被切断的感觉神经却依然能正常发挥作用。这就是她能产生那些感觉的根本原因。库伊肯说：“米切尔是第一个接受目标肌肉神经移植术的人。我们故意把左手的感觉神经植入胸部皮肤上，看来它发挥了作用。”

　　当米切尔想让“仿生臂”的手指合上时，她胸部旁某一部分的肌肉就会颤动，上面的电极探测到这个信号后，就会激活“仿生臂”上的相关发动机，使手指合上，握成拳头状。在将来，“仿生臂”手指处的电极还能将接触信号送回到手臂和胸部皮肤上，胸部皮肤再将信号传回大脑，这就能使“仿生臂”手指具有了某种“触觉感”。

　　被称为“真实版无敌女金刚”

　　医生们希望米切尔的仿生手臂将来能感觉脑对受伤所作出的反应，他们下一步要设计一只不仅能触摸还能产生感觉的仿生手臂。

　　库伊肯说：“当你用仿生手摸东西时，就会感到是你自己的手。当你触摸热咖啡时，就会知道那是热的。”目前，米切尔全神贯注地参与这项研究，甚至把多数假期都用在库伊肯的实验室中，试验这只最近被安装上的假臂。米切尔说，尽管她明白自己是个患者，同时也知道还是这个科学研究组的一部分。

　　有人称她是“真实版无敌女金刚”，米切尔觉得这很有趣。她说自己从未看过这部20世纪70年代电视剧。但是，孩子们有时会问她能否用仿生手做些很酷的事，例如举起汽车等。米切尔并不想变成超人，只是希望有机会重新过上正常生活。

　　 2008年09月25日

标题：断臂女兵思维控制假肢

　　仿生研究复制出的人体器官

　　专家发现

　　仿生研究复制出的人体器官

　　在美国，科学家正在一步步打造完美的仿生人，据估计，一个仿生人造价至少要600万美元。相对以前而言，人类现在能复制和贮备更多的器官和各式各样的不同人体部位。从可以让盲人恢复视力的仿生眼到制造比人类舌头更加敏感的人造舌头，让我们看看人类正在试图掌握的另外九大仿生人技术。

　　仿生眼

　　美国哈佛研究伙伴机构的约翰·皮扎里斯开发的ArgusII人造视网膜系统能让摄像机记录下基本的视觉信息，并将它加工成电信号，通过无线传输到内置的电极上，通过眼睛内置的电极让盲人恢复视网膜功能，从而重见光明。目前植入人造视网膜后可看见大型字母，分辨杯、刀和碟等物体，而且看得见动作。研究人员的最终目标是让人们可以辨认面孔，让完全失明的人可以照顾自己。

　　大脑假体

　　美国南加州大学的西奥多·伯格教授制造了一种电子芯片，可以取代大脑中的海马。此大脑组织控制短期记忆和空间理解。在如阿尔海默症和中风等疾病的频繁损伤下，海马会失去原本的功能，而海马假体可以帮助维持正常的海马功能，否则这些人会出现严重残废。

　　可穿戴肾脏

　　为造福肾病患者，美国加利福尼亚大学的科学家历时 21 年开发出了一种自动化的可穿戴的人造肾脏，也叫随身洗肾机，又轻又小，可以 1周7 天、1 天 24 小时像真的肾脏一样连续工作，其效果比传统透析要好。

　　人造细胞

　　有时当你需要将药物输送到体内适当的位置时，吃药和点滴不能达到这样的效果。但美国宾夕法尼亚大学的生物工程学教授丹尼尔·哈姆有更好的办法，采用由聚合体制成的人造细胞，能模仿白细胞穿行于人体之中。这些人造细胞能将药物直接输送到它们所需要到达的地方，从而更加轻易和安全地治愈某些疾病，包括癌症。

　　电子舌头

　　当食品公司想每次都制造同一口味的食品时，他们会启用电子舌头。由美国得克萨斯大学教授尼柯克和他的小组开发的电子舌头能分析流体，并能得出其精确的化学组成。尼柯克的电子舌头使用微球体的微型传感器，当它接触特定的目标时会变换颜色，如某种糖。结果是此系统不能取代人的舌头是因为“它品尝得太好了”。它完全可以重复地精确测量出好口味的化学成分。

　　聪明的膝盖

　　麻省理工大学人工智能实验室的休·霍尔博士与他的小组开发的名为RHEO的人造膝盖有自己的思想。当患者首次戴上它们时，电子膝盖系统在预设程序下能让它自己产生真实且舒适的运动。其中的诀窍是它能学习用户的行走方式，并通过传感器来获知他们行走的地方是什么样的地形。此系统能使假腿行走更加容易，且更加省力。这一新技术能够模仿步行的优雅姿态，此类似肌肉的辅助装置能够释放出比传统假肢高三倍的能量，以推动身体向上和向前行走。

　　再生骨骼

　　2005 年，美国加利福尼亚大学的研究人员利用特殊设计的蛋白质来触发物种类型的细胞生长。此蛋白质叫UCB-1，如今被用于生长新的骨骼，此再生骨骼能融合到椎骨并能固定部分椎骨，从而减轻一些患者的严重背痛。

　　 2008年09月25日

标题：断臂女兵思维控制假肢

　　仿生研究复制出的人体器官

　　便携式胰腺

　　便携式胰脏除了能够进行血糖观测、协助控管的功能之外，还能够进一步将血糖指数观察的数据、注射的时间、剂量估计，还有胰岛素注射等功能整合在同一个系统，以电脑来调控，避免人为上的疏忽、差错，让患者几乎不需要担心胰岛素分泌的问题，让生活能够便利些。

　　人造阴茎

　　男性勃起功能障碍使男人的生活大为失色，美国维克森林大学的安东尼·阿塔拉和他的小组成功培育长成了一种新的阴茎海绵体，此海绵体在勃起时能充血，他们在切除阳物的雄兔子上做实验时验证了这一点。此新组织是由此兔子自己的细胞长成的，移植一个月之后，这些兔子又可以做它们最爱做的事情了。

　　◎据新浪科技、搜狐科学等综合报道

　　(本文来源：青年周末 )

(责任编辑：glia)

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