虛擬現(xiàn)實(shí)和外骨骼人機(jī)界面助脊髓損傷者康復(fù)

雷鋒網(wǎng)按：本文作者Samuel K. Moore，來源spectrum，由雷鋒網(wǎng)獨(dú)家編譯，未經(jīng)許可拒絕轉(zhuǎn)載！

由杜克大學(xué)神經(jīng)科學(xué)家Miguel A. Nicolelis領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家和工程師團(tuán)隊(duì)，宣稱一組受到脊髓損傷的病患們在使用Occulus Rift的虛擬現(xiàn)實(shí)儀器和機(jī)器人外骨骼結(jié)合的人機(jī)界面訓(xùn)練走路后，重新獲得了自由移動大腿肌肉去感受觸摸和痛苦的能力。

這項(xiàng)研究成果來源于一個歷時12個月的人機(jī)試驗(yàn)訓(xùn)練實(shí)驗(yàn)，它使許多經(jīng)歷過重大事故的病患們得到了很大程度的康復(fù)。科學(xué)家們把研究成果發(fā)表在了期刊Scientific Reports上。

在治療過程中，非侵入式的以腦電波圖為基礎(chǔ)的人機(jī)界面發(fā)揮的作用非常巨大。在虛擬現(xiàn)實(shí)鍛煉中，病患們需要想象自己在一個虛擬的場景里行走。一開始，腦電波圖不會捕捉與行走相關(guān)的腦信號。

“當(dāng)你說話或是移動雙手的時候，你的大腦會進(jìn)行活動。” Nicolelis說。“但是因?yàn)楣撬钃p傷，大腦幾乎完全失去了對下肢的控制。”

觸覺反饋系統(tǒng)也輔助了這項(xiàng)訓(xùn)練。每個病患要在手臂上穿上帶有硬幣大小的振動器的袖子。病患每走一步，這些振動器就能產(chǎn)生一個觸覺信號。走在草地上的信號和走在沙地上的信號是不同的。

在Lokomat和Aertech打造的機(jī)器人行走訓(xùn)練器的輔助下，病患們漸漸地將步伐移動到了真實(shí)的世界中。他們也可以交替使用通過人機(jī)界面控制的外骨骼設(shè)備——這個設(shè)備曾在2014年世界杯開幕式上展示過。 

在一次記者發(fā)布會上，Nicolelis說，改變病患的癱瘓狀態(tài)并不是這項(xiàng)研究的目的。“我們的目標(biāo)是打造義肢。”他還補(bǔ)充道：“經(jīng)過六個月的訓(xùn)練和2014年的世界杯上的展示，我們才開始意識到這些患者的神經(jīng)在慢慢康復(fù)。”

“之前有研究表明很多被診斷為完全癱瘓的病人們還有一些完好無損的骨髓神經(jīng)，”Nicolelis對媒體宣稱。“這些神經(jīng)也許會保持沉默好幾年，因?yàn)閺钠べ|(zhì)到肌肉都沒有發(fā)射信號。而人機(jī)界面訓(xùn)練會重新喚醒這些神經(jīng)。尚存的纖維數(shù)量太小，以至于無法把大腦皮質(zhì)運(yùn)動區(qū)的信息傳遞到骨髓神經(jīng)。 

這項(xiàng)研究的目的并不是提高四肢的神經(jīng)控制。專家們告訴National Public Radio，因?yàn)闆]有對照組，加上虛擬現(xiàn)實(shí)訓(xùn)練和和外骨骼訓(xùn)練沒有分開，所以他們無法得知治療各部分的作用，并無法把它們和其他治療方法作對比。                      

Nicolelis還說，雖然這項(xiàng)試驗(yàn)只進(jìn)行了12個月，但其實(shí)病患們已經(jīng)接受了為期長達(dá)兩年的訓(xùn)練治療。他希望有更多人能關(guān)注到這些病患的康復(fù)程度。他們還計(jì)劃讓近期經(jīng)歷脊髓損傷的病患們參加實(shí)驗(yàn)（要知道，之前參加訓(xùn)練的都有三到十四年不等的病史），看看及時的治療是否能在短時間內(nèi)讓他們實(shí)現(xiàn)康復(fù)。

via spectrum

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