明尼蘇達大學雙城分校的研究人員創造了一個系統，使截肢者能夠利用他們的大腦脈衝而不是肌肉來操作機械臂。這項新技術比以前的方法更精確，干擾性更小。
現在市場上的大多數商用假肢都是由肩部或胸部使用電線和線束系統控制的。更複雜的模型採用傳感器來檢測病人在假肢上方的自然肢體的微小肌肉運動。然而，這兩種選擇對截肢者來說都很難學會如何使用，而且有時沒有幫助。
明尼蘇達大學雙城分校生物醫學工程系在工業合作者的幫助下開發了一種微小的、可植入的設備，與人的手臂上的周圍神經相連。 該技術與機械臂和人工智能計算機配合使用時，可以檢測和破譯大腦脈衝，使上肢截肢者只用意念就能移動機械臂。
研究人員的最新論文發表在《神經工程雜誌》上，這是一份針對神經工程跨學科領域的同行評審科學雜誌。
明尼蘇達大學生物醫學工程博士畢業生、博士后研究員 Jules Anh Tuan Nguyen說：“它比任何商業系統都要直觀得多。對於其他商業假肢系統，當截肢者想要移動手指時，他們實際上並沒有想到要移動手指。他們試圖激活他們手臂上的肌肉，因為那是系統讀取的內容。正因為如此，這些系統需要大量的學習和練習。對於我們的技術，因為我們直接解釋神經信號，它知道病人的意圖。如果他們想移動一個手指，他們所要做的就是思考移動那個手指。”
Nguyen與明尼蘇達大學生物醫學工程系副教授楊志一起從事這項研究約10年，是神經芯片技術的主要開發者之一。
該項目始於2012年，當時業界的神經科學家和Nerves, Incorporated公司的首席執行官Edward Keefer找到了楊志，希望創造一種可以惠及截肢者的神經植入物。這兩位研究人員獲得了美國國防高級研究計劃局（DARPA）的資助，此後在真正的截肢者身上進行了幾次成功的臨床試驗。
研究人員還與明尼蘇達大學技術商業化辦公室合作，成立了一家名為Fasikl的創業公司–這是”fascicle”一詞的諧音，指的是一束神經纖維，以實現該技術的商業化。
Nguyen說：“我們可以影響到真正的人，有一天可以改善人類病人的生活，這一點真的很重要。開發新技術很有趣，但如果你只是在實驗室里做實驗，它不會直接影響任何人。這就是為什麼我們想在明尼蘇達大學，讓自己參與臨床試驗。在過去的三四年裡，我有幸與幾個人類病人一起工作。當我能幫助他們移動手指或幫助他們做一些他們以前認為不可能的事情時，我真的會很激動。”
與類似技術相比，該系統之所以工作得如此出色，很大一部分原因是納入了人工智能，它使用機器學習來幫助解釋來自神經的信號。
“人工智能有巨大的能力來幫助解釋很多關係，”楊志說。“這項技術使我們能夠準確地記錄人類數據、神經數據。有了這種神經數據，人工智能系統可以填補空白，確定發生了什麼。這是一個真正的大事情，能夠將這種新的芯片技術與人工智能相結合。它可以幫助回答很多我們以前無法回答的問題。”
這項技術不僅對截肢者有好處，對其他患有神經系統疾病和慢性疼痛的病人也有好處。楊志認為未來將不再需要侵入性的大腦手術，而可以通過外周神經獲取大腦信號。此外，這種植入式芯片的應用已經超出了醫學範疇。
現在，該系統需要通過皮膚的電線來連接到外部的人工智能界面和機械臂。但是，如果該芯片可以遠程連接到任何計算機，它將使人類有能力用他們的意念來控制他們的個人設備–例如，汽車或手機。
“這些事情中的一些正在實際發生。很多研究正在從所謂的’幻想’類別中進入科學類別，”楊志說。“這項技術肯定是為截肢者設計的，但如果你談及它的真正潛力，這可能適用於我們所有人。”