雙向腦機接口刺激大腦喚起觸覺(jué)

　　　　

　　

　　  20日發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的一篇論文中，美國匹茲堡大學(xué)康復神經(jīng)工程實(shí)驗室的生物工程師團隊描述了一種新的腦機接口技術(shù)應用，即如何通過(guò)增加大腦刺激來(lái)喚起觸覺(jué)，從而使操作者更容易操縱大腦控制的機械臂。這種腦機接口不僅依賴(lài)視覺(jué)，還模仿了觸覺(jué)，極大地提高了四肢癱瘓患者用腦控機械臂操縱物體的能力。

　　

　　

　　  由腦機接口控制的假肢設備，可以從植入的電極測量與運動(dòng)相關(guān)的大腦活動(dòng)，并將其轉化為對機械臂的有意識控制，使一些癱瘓的用戶(hù)能夠恢復功能性運動(dòng)。然而，腦機接口控制系統的使用是有限的，他們通常只依賴(lài)視覺(jué)線(xiàn)索，缺乏感覺(jué)到被抓住物體的關(guān)鍵感官反饋。

　　

　　

　　  為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員在腦機接口上增加了一個(gè)傳入通道，以模擬手部皮膚的感覺(jué)輸入，從而形成了一個(gè)既能“讀”信息又能“寫(xiě)”信息的系統。

　　

　　

　　  這種雙向腦機接口可讀取大腦運動(dòng)皮質(zhì)的神經(jīng)活動(dòng)來(lái)控制機械臂。與此同時(shí)，機械手“皮膚”上的傳感器記錄了它所經(jīng)歷的機械力，通過(guò)皮層內微模擬將它們傳輸回軀體感覺(jué)皮層，讓使用者感到觸覺(jué)感覺(jué)，就像是自己的真實(shí)知覺(jué)一樣。

　　

　　

　　  這項研究的參與者內森·科普蘭是一名28歲的男子。他在十年前的一場(chǎng)車(chē)禍后參加了一項有關(guān)感覺(jué)運動(dòng)微電極腦機接口的測試，并在體內植入了電極陣列。

　　

　　

　　  此次，有了新的腦機接口后，通過(guò)電刺激提供觸覺(jué)反饋，他的一系列上肢評估的試驗時(shí)間大大縮短。這些評估涉及移動(dòng)不同形狀的物體，例如將桌子右邊杯子里的紙片和塑料碎片倒進(jìn)左邊的空杯子里。

　　

　　

　　  在所有實(shí)驗任務(wù)中，與沒(méi)有提供觸覺(jué)反饋的腦機接口相比，他用機械臂抓住和轉移物體所需的時(shí)間減少了一半，時(shí)間中位數從20.9秒減少到10.2秒。

　　

　　

　　  該研究的共同資深作者、匹茲堡大學(xué)物理醫學(xué)和康復系副教授羅伯特·岡特博士說(shuō)：“即使恢復的是有限和不完美的感覺(jué)，人的表現也會(huì )有相當大的改善。要讓感覺(jué)更真實(shí)，把這項技術(shù)帶到人們家里，我們還有很長(cháng)的路要走，但我們離再現大腦的正常輸入越近，這項技術(shù)就會(huì )越完善。”