神經科技帶來的義肢革新

更新於 發佈於 閱讀時間約 3 分鐘
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前言

近期Nature網站上刊登一篇科普性質的文章,簡介了腦機介面為義肢帶來的革新。 義肢的使用,從原本的已運動功能為主的要求,逐漸轉化為要能更妥善的讓人使用。

要如何讓義肢可以讓人使用起來更方便呢?這其中牽扯到了「具身」(Embodied)或也可稱「具體化」(embodiment)。這講述的是人的身體和人的認知或大腦運作有著緊密的聯繫,是形成知識、經驗、行動不可或缺的元素。根據此理論,若要讓義肢使用得更得心應手,就得讓義肢不僅成為身體的一部分,還要讓大腦認知到義肢也是身體的一部分。腦機介面作為大腦與外界的溝通橋樑,在這裡扮演重要的角色,可以促成義肢的具體化。


實際案例

目前科學家有兩個能將義肢具體化的實際案例。

研究一、美國匹茲堡大學研究人員透過腦機介面將電極連結體感和運動皮質。此裝置可將運動皮質的訊號傳遞至機械手臂已控制機械手臂,而機械手臂上也有感測測,可以傳遞接觸到物體或施加握力的應力變化給予體感皮質。研究發現,機械手臂的使用流暢度在給予觸覺回饋後,抓取物品的動作時間減少一半,從21秒減少到10秒,整體動作流暢許多。

研究二、美國麻省理工大學的仿生義肢研究員,利用一種結合主動肌與拮抗肌的肌肉神經介面(agonist–antagonist myoneural interface ,AMI),可以恢復部分本體感覺,從而改善義肢的使用效果。AMI的原理是讓殘枝上受損的兩個互相拮抗的肌肉透過手術結合在一起,這樣可以恢復肌肉的動力,使之可以自然的收縮與伸展。當在殘肢裝上義肢後,當義肢活動時會使得用AMI重建的肌肉,產生收縮與伸展,進而刺激到肌肉內尚存的本體感覺受器,此訊號傳送回大腦就可以產生本體感覺。此研究團隊,目前正在進行將帶有皮膚受器的四肢皮膚直接移植到殘肢上,讓殘肢產生更豐富的體感,包含觸覺、冷熱等。


結論

根據目前實驗,可以得知,當有更多的體感訊號傳遞回體感皮質後,將有助於改善義肢的使用效率。接下來,科學家正試圖直接移植皮膚在殘肢上,或利用電子皮膚讓義肢也可以產生生理回饋,如此一來,除了能讓義肢使用效果改善之外,也可以產生更佳的使用體驗,也可以減少幻肢疼痛的感覺。


圖片來源:

Adobe Firefly AI圖片產生器


參考文獻來源:

  1. https://doi.org/10.1038/d41586-024-03675-w
  2. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd0380
  3. https://www.nature.com/articles/s41591-024-02994-9


#神經科技

#義肢

#腦機介面

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