斯坦福大學科學家研發微型植入式神經刺激器,或可恢復膀胱控制
實現使用可讀生命體征感測器和可控制的植入器來裝備我們的身體,就彷彿科幻小說中描述的一般,而事實上,這遠比你想像中的要更接近現實。
斯坦福大學最近研發出一款微型植入式神經刺激器,只有 6.5 毫米長,可以通過超聲波運行並收集數據。重要的是,因為體積小,很可能不需要手術就可植入體內。
什麼是植入式神經刺激器?植入式神經刺激器(Implantable Neuro-Stimulator)是一種新興的數字化治療儀器。
按作用靶點區分,目前已有腦深部刺激、脊髓刺激、迷走神經刺激、骶神經刺激、膈神經刺激等多種治療模式;
按治療疾病區分,對帕金森病、疼痛、癲癇、膀胱功能障礙、呼吸功能障礙、高血壓、肥胖等疾病有巨大的臨床治療意義。
斯坦福大學一直走在這個領域的前端,他們不僅希望這種手段能治癒癲癇等疾病,還希望未來它可以止住產後大出血,緩解類風濕性關節炎和恢復膀胱控制等。
這個新發明最大的亮點就是體積很小,科學家們就在想能不能用微創手術或者直接用針管將其植入人體中,如此一來,更多患者將會受益。
雖然就像大米粒一樣大,但是結構卻十分精細,包含一個壓電接收器,可以將從身體外部施加的超聲波轉換為電能,一個用於存儲電能的電容器,兩個刺激電極,一個 LED 和一個自定義晶元。
這個植入器非常靈活,它可以對超聲信號發送的數據進行編程,從而調整刺激的幅度,脈衝寬度和頻率,給予神經最適當的刺激。
下一步科學家們將在動物身上進行實驗,首先對其膀胱系統進行刺激,如果實驗成功,在考慮人體實驗。
在過去的幾十年里,斯坦福團隊都在研發腦深層刺激器。而且已經有了顯著成效,現在成千上萬的帕金森患者都會採取這種治療手段,來緩解病發後的顫動。
科學家們表示,在未來10年之內,就能看到幫助癱瘓者恢復功能的植入式神經刺激系統。
就在去年,斯坦福大學有一項新成果,震驚了眾人,他們為一個癱瘓患者植入了小型感測器,結果這名患者居然可以用意念寫字了!
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這位老人家是 64 歲的丹尼斯·德格雷(Dennis Degray)。德格雷以前是一名志願消防員,10 年前他摔了一跤,導致他的脊髓受傷,四肢癱瘓。
他的狀況比霍金強不了多少,四肢無法動彈,寫字成了問題。這項發明公布之前,雖然有高科技設備作為交流工具,但想打出一句話,眼睛依然要費老勁了。
但再看看這位老人家,是不是十分順暢的用意念就打出了自己想說的話,他可以僅僅用他的大腦操控電腦去寫下一句話。
研發這個感測器的科學家是斯坦福大學神經外科教授傑米·亨德森博士(Dr. Jaimie Henderson),也是他將感測器植入到德格雷腦部一個名為運動皮層的地方,也就是控制運動的大腦皮層。
儘管德格雷的胳膊再也動不了,但他這部分大腦的神經元依舊很活躍。許多其他癱瘓者的大腦也是如此。
這個感測器就是負責接收這些電信號的,比如當德格雷想像著移動自己的手時,大腦的神經元能根據他想像的移動方向,發出不同的電信號。
神經信號通過放置在德格雷頭皮上的兩個小設備傳輸到電腦上,通過複雜的演算法將腦子中假想的運動轉換為屏幕上的游標移動。
現在,受試者的打字速度能達到每分鐘 20 到 40 字元,相當於每分鐘能打 4 和 8 個單詞。
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不過這項研究目前還存在爭議,爭議點在於安全問題,植入物是否安全?
理想中的系統應該是可以可以完全植入,並且能無線使用,能夠持續使用 24 小時而且不需要校準與調試。但現在科學界還無法做到,不過相信會有實現的一天。
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