瘫痪17年，利用双向脑机接口来诱发触觉，控制机械手

大多数身体健壮的人将完成简单的日常任务视为理所当然的事情-当他们拿起一杯温热的咖啡时，他们可以感觉到咖啡的重量和温度并相应地调整抓地力，这样咖啡液就不会洒出来。对手臂和手具有完整感觉和运动控制能力的人会感觉到，在触摸或抓住一个物体的瞬间，就能感觉到自己与它接触了，从而让他们能够自由地移动或举起它。

然而，当一个人操作假肢时，这些任务就变得非常困难了，更不用说是由意念控制假肢了。

5月20日发表在《Science》杂志上的一篇论文中，来自匹兹堡大学(UniversityofPittsburgh)Rehab Neural Engineering Labs的生物工程师描述了如何通过增加大脑刺激来唤起触觉，从而使操作者更容易通过大脑控制的机械臂。在实验中，用人工触觉来补充视觉将抓取和转移物体所花费的时间缩短了一半，从平均20.9秒缩短到10.2秒。

该项研究的参与者内森·科普兰(NathanCopeland)是一个四肢瘫痪的病人，在他18岁时一场车祸让他从此四肢瘫痪，锁骨以下的部位也永远失去了知觉。

图片来源：UPMC andUniversity of Pittsburgh Schools of the Health Sciences

他很早就参了类似项目，在之前的一些研究文献中也有关于他的描述，他是世界上第一个植入微型电极阵列的人，不仅在他的大脑运动皮层中，而且还在他的体感皮层中。躯体感觉皮层是大脑的一个区域，负责处理来自身体的感觉信息。阵列不仅可以让他用意念控制机械臂，还可以接收触觉反馈，这类似于一个人的脊髓完好时神经回路的运作方式。

双向BCI系统概述

一场车祸导致他的胳膊受到限制，Copeland参加了一项临床试验，测试感觉运动微电极脑机接口(BCI)，并植入了由BlackrockMicrosystems开发的四个微电极阵列(通常也被称为犹他阵列)。

科普兰表示：“我已经非常熟悉刺激产生的感觉和在没有刺激的情况下完成任务。尽管这种感觉不是'自然的'--感觉像是压力和轻微的刺痛感--但这从未困扰过我，在任何时候我都没有感觉到刺激是我必须习惯的。在接受刺激的同时完成任务就像PB＆J一样。”

这篇论文比之前的一项研究向前迈进了一步。之前的一项研究首次描述了使用微小的电脉冲刺激大脑的感觉区域，可以在一个人的手的不同部位产生感觉，即使他们因为脊髓损伤而失去了四肢的感觉。在这项新研究中，研究人员结合了从大脑中读取信息以控制机械臂的运动，并回写信息以提供感觉反馈的功能。

在一系列测试中，要求参与者从桌子上拿起各种物体并将其转移到高架平台上，通过电刺激提供触觉反馈，从而使参与者完成任务的速度比没有刺激的测试快两倍。

参考

A brain-computer interface that evokes tactile sensations improves robotic arm control

https://www.neurosurgery.pitt.edu/news

Tina编译

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