【創科新思維】將人工智能晶片植入人腦 幫助患者恢復感覺和活動

這種治療方法被稱為「思想驅動療法」,因為一切都始於患者的意圖

美國諾斯韋爾健康中心范斯坦生物電子醫學研究所開發的人工智能腦植入技術,將晶片直接植人腦中,使患者重新獲得手臂的運動能力並感受到觸覺。來自紐約的 Keith Thomas 在 2020 年遭遇了一場車禍,導致他的C4和 C5 椎骨受傷,導致胸部以下的感覺和運動完全喪失。透過這項技術,Thomas已經能夠隨意移動手臂,並感覺到妹妹握著他的手。

研究小組首先花了數月的時間使用核磁共振成像技術繪製了Keith的大腦圖像,以確定控制手臂運動和手部觸覺的確切區域。然後,在四個月前進行了一次長達15小時的手術,將晶片植入他的大腦中。令人驚奇的是,手術過程中Thomas是清醒的,這樣他可以告訴醫生們當他們刺激他大腦的某些部分時,他的手感受到了什麼樣的觸覺。

儘管晶片植入在Thomas體內,研究團隊還在他的頭部安裝了外部端口。這些端口通過團隊開發的人工智能算法連接到計算機,從而能夠解讀他的意圖並將其轉化為行動。這種治療方法被稱為「思想驅動療法」,因為一切都始於患者的意圖。例如,如果Thomas想要移動他的手,他的大腦植入物會發送信號到計算機,然後計算機會將信號傳送到他的脊髓和手部肌肉上的電極貼片,以刺激運動。此外,研究人員還在他的指尖和手掌上安裝了感測器,以提供觸覺反饋。

憑著這個系統,Thomas現在能夠隨意移動手臂,在實驗室中感受到妹妹握住他的手。研究人員表示,儘管Thomas需要與計算機連接才能實現這些重要進展,但即使系統關閉,他也顯示出了康復的跡象。自從研究開始以來,他的手臂力量明顯增強了,前臂和手腕現在可以感受到一些新的觸覺。如果一切順利,研究團隊的思想驅動療法有望幫助他恢復更多的觸覺和運動能力。

儘管這種方法還有很長的發展路程,但背後的團隊希望它能夠改變癱瘓患者的生活。該技術的開發者兼臨床試驗的首席研究員查德·布頓(Chad Bouton)表示這是第一次將癱瘓人士的大腦、身體和脊髓通過電子方式連接在一起,以恢復持久的運動和觸覺功能。當研究參與者想要移動手臂或手部時,通過「增壓」他的脊髓並刺激他的大腦和肌肉來重建神經聯繫、提供觸覺反饋並促進康復。這種思想驅動療法是一個具有顛覆性影響的技術。布頓的目標是有朝一日利用這項技術讓癱瘓患者能夠過上更豐富、更獨立的生活。

而這項技術的應用前景令人振奮,除了恢復運動和觸覺功能外,它還可能對其他類型的神經系統障礙有所助益。例如,有可能應用於治療帕金森病等運動神經系統疾病,或者幫助恢復腦損傷患者的運動和感覺能力。

然而,這項技術還需要進一步的研究和測試,以解決一些挑戰和風險。其中之一是確保植入物的安全性和耐久性,以防止感染或其他併發症的發生。此外,需要更深入的瞭解大腦的運作方式以及如何更好地解讀和轉化意圖信號。

儘管面臨著這些挑戰,這項技術的發展給許多癱瘓患者和他們的家人帶來了希望。它為我們展示了人工智能和生物醫學領域相互結合的巨大潛力,為我們改善和拓展人類健康狀態的方法開闢了新的道路。

隨著進一步研究的進展和技術的不斷創新,我們有理由相信,在不久的將來,類似的思想驅動療法將成為一種更廣泛應用的治療方式,從而幫助更多需要康復的人重拾生活的自主性和活力。

文字:編輯部 

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2023/08/08

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