神经讯号的传递与撷取并利用於复健

1、神經訊號的傳遞與擷取並利用於復健人類神經細胞的數目超過一千億個，神經訊息在這麼多的細胞之間傳遞，必須藉由多種神經化學物質來作用。當神經化學物質分泌過高或過低、它的受體數目或功能異常，或是細胞內生化反應失調時，均可使神經訊息傳遞發生失誤，進而導致大腦功能異常。 圖：神經傳遞訊息的化學反應如何在sea slug(海參)產生"短時期記憶""長的時期記憶" 。Dopamine(多巴胺)是一種重要的神經化學物質，帕金森症乃因腦部基底核的dopamine(多巴胺)神經細胞退化或dopamine(多巴胺)分泌不足所致之運動功能失調。病患會出現手抖、肢體僵硬、動作遲緩等

2、症狀。當補充dopamine的的前驅物L-dopa，使腦中dopamine分泌增加則可改善症狀。相反的，精神分裂症的發生與dopamine(多巴胺)分泌過多或功能過高有關，患者因而產生妄想、幻聽、混亂或怪異的行為。若以抗精神病藥物阻斷dopamine(多巴胺)受體，進而減低dopamine(多巴胺)的功能時，則可減緩精神病症狀。但若帕金森症患者服用過量的L-dopa，常會有精神病症狀產生正是因為L-dopa為dopamine的前驅物，會使dopamine的功能過高所致；這時應降低L-dopa的劑量或是使用抗精神病藥物來調整dopamine的功能。此外，傳統抗精神病藥物所導致類帕金森症候群之副作

3、用乃因基底核部位的dopamine受體被阻斷所引起。 有朝一日，使用義肢的殘障人士將能自在地彈鋼琴了！這可歸功於一種能夠讀取並利用腦部微弱控制訊號植入元件的開發。在日前於法國里昂舉行的IEEE生物工程大會上，研究者們報告了在神經中樞技術領域的進展，以及提供這種能力尚需解決的一些問題。 在人工肢體(義肢)研發領域正醞釀著一場革命，許多機械問題正得到解決，美國約翰霍普金斯大學生物醫學工程教授Nitish Thakor在一場有關神經中樞系統的研討會上說。要實現對於義肢的即時控制，目前面臨的挑戰是如何把這些義肢鏈結到神經系統。 根據密西根大學研究員Daryl Kipke估計，神經義肢市場規模約28億美

4、元；他並在本次會議上介紹了新型微陣列電極，可用於監視和控制大腦功能方面的研究進展。為了推動人工肢體在機械方面迅速取得進步，美國國防部先進研究計劃署(DARPA)正為相關研究提供資助。這些研究需要利用更好的電極、電子電路和演算法，以便能從大腦中獲取控制資訊，進而驅動義肢等相關的機械設備。 圖：透過神經微陣列，纖薄的電極陣列能深入大腦組織，並連結到頭皮貼附式腦電儀下的訊號處理模組。 Thakor：完整的義肢系統是一個涉及多方領域的大型研究課題。他介紹了在基本肢體功能控制演算法方面所取得的進展，如透過頭皮貼附式腦電儀所提供的訊號，可拿起一只玻璃杯。更精密的控制(如彈鋼琴)則必須藉助於植入到大腦中的高性能神經微陣列感測器，這種感測器已經在開發中。 Kipke ：神經技術目前的發展態勢與心臟技術在20或30年前的情狀很類似，隨著對於大腦各部份的瞭解更為深入，我們將可清楚地加以定義人腦與電腦之間的介面。 Thakor說他所主導的研究小組已經能夠以高達99%的準確度，把單個手指的屈伸運動與來自大腦肌肉運動皮層M1區的至少30個神經元訊號關聯起來。但要能管理更複雜的任務和多個手指，還需要監測更多的神經元 ，包含多達128個電極的頭皮貼附式腦電圖感測器顯然能力仍有限，還無法將原始材料區分成對單一手指的控制訊號。 對於多隻手指的屈伸運動，腦部訊號與屈伸運動之間似乎不存在