究竟有多少器官可以人造?多少肢體可以像零件一樣更換?英國《每日電訊》報日前載文,揭示了科學(xué)家們從頭到腳地打造真實(shí)“仿生人”的秘密。
大腦
迄今為止的研究結果顯示,大腦是最重要和最復雜的人體器官,它控制著(zhù)呼吸等人體各種活動(dòng),使人們能夠感知世界,儲存記憶,并形成獨特的個(gè)性。意外事故或中風(fēng)之類(lèi)的疾病會(huì )導致大腦災難性損傷,比如癱瘓和失憶等。但一些科學(xué)家認為,可以找到一種修復大腦損傷的方法——使用“義腦”(假體大腦)。
美國南加州大學(xué)的西奧多·伯杰博士一直在研究能植入大腦以恢復記憶功能的一種裝置,該裝置將模擬大腦海馬區域發(fā)生的復雜神經(jīng)活動(dòng),而這些神經(jīng)活動(dòng)正是新記憶形成的“功臣”。該裝置包括一個(gè)可以解碼記憶,并將記憶儲存于大腦其他區域的微型智能芯片。目前該芯片已完成實(shí)驗鼠大腦組織測試,研究人員正計劃展開(kāi)動(dòng)物***實(shí)驗。他們希望找到一種全新的途徑,以幫助中風(fēng)、車(chē)禍或老年癡呆癥導致海馬區域受損,進(jìn)而出現記憶問(wèn)題的患者恢復記憶功能。
眼睛
黃斑變性和視網(wǎng)膜色素變性是兩種最常見(jiàn)的致盲眼病,僅在英國就有病例約100萬(wàn)。本月初,德國醫生利用高科技手段讓?zhuān)趁骰颊咧匾?jiàn)光明——患者眼球后被植入了一種類(lèi)似數碼相機中使用的帶有多個(gè)電子傳感器的芯片,當光線(xiàn)照射到傳感器時(shí),傳感器產(chǎn)生的電脈沖就會(huì )進(jìn)入眼球后部的視覺(jué)神經(jīng)和大腦中。據報道,這些患者視力恢復程度足以區分水果和刀叉餐具等物體,甚至可以閱讀出自己的名字。
46歲的芬蘭財務(wù)顧問(wèn)米卡·泰爾霍就是首批在臨床實(shí)驗中,接受移植手術(shù)的患者之一。移植手術(shù)給他的生活帶來(lái)了翻天覆地的變化,他已經(jīng)走出了完全失明的黑暗世界,能識別出物體的模糊黑白輪廓,并能讀出時(shí)間。
“剛植入芯片后,我看到一些模糊的東西,我的視力仿佛是長(cháng)期沒(méi)有活動(dòng)的肌肉一般,需要訓練才得以恢復。我慢慢習慣辨認物體,后來(lái)看到人影,并可以識別出個(gè)頭高矮。雖然暫時(shí)看不清人臉,但這樣已經(jīng)使我更能自理,過(guò)上正常人的生活了。”泰爾霍說(shuō)。
新研究負責人、德國圖賓根大學(xué)教授埃伯哈特·茨倫納已經(jīng)通過(guò)更換電源的方法改善患者觀(guān)看物體的細節情況。目前芯片充電仍需通過(guò)一根穿過(guò)皮膚的電磁導線(xiàn)輸入外部電源。茨倫納希望植入芯片能具有智能化圖像處理能力,以提高圖像對比度和粒度。
目前一項更大規模的臨床實(shí)驗正在策劃之中。雖然大部分研究的目標都是幫助失明患者,但并不意味著(zhù)這種技術(shù)是座“獨木橋”,一些科學(xué)家也希望借此改善健康人群的視力,甚至用帶有顯微電路的人工透鏡生產(chǎn)可佩戴顯示裝置,向佩戴者衍射地圖、電腦顯示等內容。
耳朵
仿生耳的出現迄今已有40多年,成千上萬(wàn)的患者已經(jīng)大受其益。人工耳蝸將聲音轉化成電脈沖信號并傳向大腦,從而讓佩戴者可以“聽(tīng)見(jiàn)”聲音。遺憾的是,人工耳蝸無(wú)法調整到某一種具體的聲音,因此在嘈雜環(huán)境中,患者會(huì )覺(jué)得聽(tīng)人說(shuō)話(huà)很費勁,聽(tīng)音樂(lè )時(shí)也難以享受旋律的美妙。然而,澳大利亞拉籌伯大學(xué)科學(xué)家通過(guò)對耳朵向大腦傳輸信息方式的研究,已經(jīng)研制出一種更接近于人耳的新型裝置。
心臟
人工心臟其實(shí)就是一個(gè)微型血泵,植入患者體內后,可發(fā)揮“臨時(shí)心臟”的作用,使患者身體各部的器官在等待心臟移植手術(shù)期間,不至于缺少血液流動(dòng)而受損。不過(guò)就在上個(gè)月,意大利醫生首次給一名15歲男孩植入了一顆永久性人工心臟。人工心臟開(kāi)發(fā)商法國Carmat公司,已經(jīng)研發(fā)出一個(gè)能完全取代心臟的人工心臟雛形。其工作原理與自然心臟相同:利用液壓泵將血液推動(dòng)至全身。血液先被吸進(jìn)心腔內,再被擠壓到動(dòng)脈血管,流向全身。
手臂
今年7月,13歲的倫敦男孩帕特里克·凱恩安裝了一只由英國科技公司“觸摸仿生公司”生產(chǎn)的假體上肢,i-Limb脈沖手。對于在9個(gè)月大時(shí)就因腦膜炎而失去左手的帕特里克來(lái)說(shuō),這種***性的脈沖手意味著(zhù)他甚至可以用新手指夾起葡萄。他說(shuō):“這只手與眾不同,它可以幫助做一些很精細的事情。現在我可以用雙手打開(kāi)瓶蓋、握住叉子,甚至還可以系鞋帶。”
帕特里克的假體上肢的工作原理是:通過(guò)兩個(gè)電極與上臂皮膚相連,當他繃緊一塊肌肉,電極下的神經(jīng)所產(chǎn)生的微小電脈沖就會(huì )使手部握緊;繃緊另一塊肌肉時(shí),則使手掌打開(kāi)。
研究人員目前正在研究使患者擁有更大控制權的假肢。只要能深入了解人體神經(jīng)網(wǎng)絡(luò )控制四肢運動(dòng)的原理,研究人員就可以設法讓機械手臂像真人手臂那樣控制自如。當人們想移動(dòng)手臂時(shí),其大腦會(huì )產(chǎn)生微弱的信號,通過(guò)電極捕捉到這些信號后,機械手臂就可以模擬相應的動(dòng)作。
肌肉
為了給遭遇嚴重運動(dòng)傷或在事故中失去肌肉的患者提供更好的治療,一些研究人員試圖替換單獨的肌肉組織,而非整只胳膊或整條腿。他們正利用可對電流作出舒張和收縮反應的高分子凝膠,研制人造肌肉。這些肌肉可以替換心臟瓣膜和括約肌,最終還將替換更大的肌肉組織。
美國航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗室的科學(xué)家,目前正致力于開(kāi)發(fā)一種由人工肌肉提供力量的人工手臂,這種仿生人工肌肉由新型智能材料電活性聚合物制造而成,其力量之大,完全有把握贏(yíng)得扳手腕比賽。美國德克薩斯大學(xué)科學(xué)家已研制出力量超過(guò)人體肌肉100倍的人工肌肉,其內部使用的是一種“加熱時(shí)彎曲,冷卻時(shí)恢復原狀”的彈性金屬絲。
英國圣安德魯斯大學(xué)的理查德·貝克博士也在從事高分子凝膠研究,他希望將來(lái)研制成功的新材料,能對人體內發(fā)出的某種化學(xué)信號作出舒張和收縮反應。
肌腱
英國曼徹斯特大學(xué)的研究人員正在研制人造肌腱,以幫助肌腱受損嚴重的患者。該人造肌腱使用的精細紡織塑料纖維,作用與人體自然肌腱組織十分相像,可以植入患者體內,恢復患者運動(dòng)能力。
曼徹斯特大學(xué)材科學(xué)院的桑德拉·道尼斯教授表示,這種人造肌腱會(huì )促進(jìn)身體自愈,并逐漸在人體內分解。該研究小組計劃展開(kāi)前期臨床實(shí)驗,希望人造肌腱能在5年內上市。
觸覺(jué)
即使借助最先進(jìn)的假肢,安裝了機械手臂的患者仍然無(wú)法感覺(jué)到自己接觸的物體。這一點(diǎn)之所以令患者苦不堪言,是因為觸覺(jué)是人類(lèi)享受接觸**和掌握物體力度的重要感官,它甚至幫助我們對所見(jiàn)之人形成一定印象,比如通過(guò)握手來(lái)判斷對方的性格。
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