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重回感觉:假肢技术的进步让我们重新拥有感觉和控制

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脑机接口社区
发布2023-11-05 13:30:33
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发布2023-11-05 13:30:33
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文章被收录于专栏:脑机接口

我们从不会想到触觉是多么的重要,它是如何使我们的生活成为可能的。我们用完美的力量握着咖啡纸杯,但不能把它压碎。我们的脚总能踩到地板。但对于装了假肢或脊椎受伤的人来说,失去触觉会让他们无法掌控这个世界。17年前,一项耗资巨大的假肢革命项目启动了。如今这项技术带来的效果非常惊人,而更了不起的是“感觉的感觉”是如何回到像布兰登·普雷斯伍德这样的人身上的。

布兰登·普雷斯伍德(Brandon Prestwood)用假手探索触感。来源:60 MINUTES

布兰登·普雷斯伍德的战斗从失去左手开始。2012年,布兰登·普雷斯伍德在维修团队组装一条工业传送带时,有人打开了传送带。结果他的手臂被拖入,几乎到了肩膀。它压碎了他手臂上的骨头,把他的手臂从大约一英寸的缝隙中送进去……

好在其他的工作人员帮助他制止这场可能更严重的灾难,但布兰登·普雷斯伍德,他失去了他的手。这对于他来说,这是一场生死之战。

几年之后,在他妻子艾米的支持下,他参加了相关实验,想用意念来控制安装的假手。

布兰登·普雷斯伍德(Brandon Prestwood)用假手探索触感

电极被植入他手臂的肌肉中,接收他大脑发出的运动电信号。计算机将这些信号转换到手上。塑料手指上的传感器与他手臂上的神经相连,以返回基本的触觉,他可以闭上眼睛演示。

生物医学工程师达斯汀·泰勒在领导了这项研究。他表示,触摸实际上是一种连接,与世界的连接,是与他人的连接,也是与自己的连接。

泰勒在2012年第首次尝试了人工连接。他在一个志愿者身上打开了它,想知道会发生什么。

达斯汀·泰勒说道,“所以我很担心,这将是他的整个手吗?会不会很痛?它会不会没有任何感觉?我们不知道。所以,我职业生涯中的一个重要时刻是他进来了,我们首先打开了刺激物。”

而志愿者布兰登·普雷斯伍德还记得发生在他身上的那一刻。普雷斯伍德回忆道:“那是我的手指。我感觉到了。”

利用假手来拿鸡蛋。来源:60 MINUTES

一种明确的感觉,他告诉我们,但又不同。

布兰登·普雷斯伍德表示,“它的感觉和我的右手不完全一样。这是一种刺痛的感觉。但并不痛苦。这有点像,你的手一直在睡觉,最终,它醒来了。对我来说,这是非常愉快的,是一种愉快的刺痛感。

一种轻触的刺痛感,但他越用力,刺痛感就越强烈。闭上眼睛,他可以牢牢地捏住一颗樱桃,足以把它从茎上拉下来,但不会把它压碎。

芝加哥大学的斯里曼·本斯马亚(Sliman Bensmaia)是世界上触觉神经科学领域的顶尖专家之一。2008年,他加入了该义肢革命项目。他表示,人大脑中有1000亿个神经元,与100万亿个突触相互连接。人类的大脑,就像是已知宇宙中最复杂的系统。

他认为,这太复杂了,无法将电刺激精确地对准正确的神经元。

斯里曼·本斯马亚说道,“当我们用电刺激时,我们同时激活了成百上千个神经元,这种方式是不会自然发生的。看起来这个神经系统的接口永远不能做任何有用的事情。事实证明我错了。

斯科特·因布里头骨上的计算机端口被连接到他大脑的运动和感觉部分。来源:60 MINUTES

另一名志愿者斯科特·因布里(Scott Imbrie),他的行动和触觉受到了车祸造成的脊椎损伤的限制。他在接受媒体采访时表示,他能感受到他的指尖。

因布里头骨上的计算机端口连接到他大脑的运动和感觉部分。电极会接收大脑发给肌肉的电信号。计算机将这些信号传递给机械臂。

在与匹兹堡大学的合作中,神经科学家斯里曼·本斯马亚(Sliman Bensmaia)展示了触觉信号可以返回大脑。

面对记者的问题:怎么可能知道大脑的哪一部分是食指尖呢?

斯里曼·本斯马亚说道,“我们让斯科特(志愿者)躺在扫描仪里,一个功能性磁共振成像扫描仪。然后我们让他想象移动他的拇指,想象移动他的食指,想象移动他的手指,我们监测他的大脑活动。大脑中与手有关的感觉和运动部分被激活了。”

挑战是存在的。最终,大脑会在植入物上形成疤痕组织,限制运动电极的活动。但有一位患者的植入物已经持续了七年,而且还在增加。斯科特·因布里的植入物已经工作了两年多。

重新拥有触觉感受意味着什么?

对于布兰登·普雷斯伍德来说,他妻子艾米握着他的手意味着整个世界,因为他又变成了一个完整的人。不用担心那些阴暗的想法会卷土重来。

相信未来只会变得更好。

参考:

https://www.cbsnews.com/news/

—— End ——

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原始发表:2023-10-01,如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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