神经假肢:过去、现在与未来
1. 引言
在思考技术的历史时,我们常常容易遗忘过去,这并不难理解,毕竟当前的技术与早期的大不相同。在神经科学和假肢领域,尤其是它们的融合——神经假肢方面,这种差异更为显著。神经假肢是连接外周或中枢神经系统,增强生物体认知、运动或感觉能力的设备。通过加速的研究、发展以及与非神经领域的融合,我们也能一窥神经假肢的未来。
2. 进化神经生物学、工具制造与脑机接口
通常,我们认为使用大脑完成感知、构思、规划和物理实施等一系列工具制造行为。但换个角度看,大脑是一个自组织、自修改的器官,具有学习、记忆和分类能力,它利用我们的感官和运动系统来识别、建模和改变外部世界。由于大脑可能将身体视为外部,且人类技术不断发展,大脑将这些能力应用于自身也就不足为奇了,其结果就是神经假肢的出现。
大约200 - 300万年前的两个遗传事件造就了人类独特复杂的大脑:一是ARHGAP11A基因的部分复制产生了ARHGAP11B基因,使人类大脑新皮层扩张和折叠增加,脑容量增大;二是一组基因(SRGAP2、FOXP2等)改变了神经连接和颅骨形状,赋予人类独特的认知和语言能力。这些使得人类能够制造更复杂的工具。
人类使用假肢的历史可以追溯到数千年前,如古埃及的木皮大脚趾、古罗马的假肢腿和铁手等。早期的神经治疗方法也在古代出现,如古希腊和古罗马用电气鱼的电击治疗疼痛,后来还有用莱顿瓶作为眼部假肢等尝试。
3. 当前神经假肢
3.1 神经系统及相关疾病
深部脑刺激(DBS)可安全有效地治疗多种神经系统疾病,如帕金森病、肌张力障碍、原发性震颤、阿尔茨海默病、癫痫、强迫症、重度抑郁症等,
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