Science：通过脑

2021年5月23日讯/BIOON/---年夜多半身材健全的人以为他们执行复杂日常工作的才能是天经地义的---当他们伸手去拿一杯热咖啡时，他们可以感觉到它的分量和温度，并响应地调整他们的握力，以便没有液体溢出。敌手臂和手有充沛感觉和活动节制的人，在触摸或捉住物体的刹时就能感觉到他们曾经打仗到物体，使他们可能自信地开端挪动或提起物体。然则，当一团体操作假肢时，这些工作就会变得加倍困难，更不必说意图念节制的假肢了。

在一项新的研讨中，来自美国匹兹堡年夜学等研讨机构的研讨职员描写了若何通过添加年夜脑刺激来唤起触觉，从而使操作者更容易把持年夜脑节制的机器臂。在试验中，用人工触觉弥补视觉，将抓取和转移物体的光阴削减了一半，从中位光阴20.9秒削减到10.2秒。相关研讨成果颁发在2021年5月21日的Science期刊上，论文题目为“A brain-computer interface that evokes tactile sensations improves robotic arm control”。

这些作者表现，从某种意义上说，这便是他们愿望产生的事情，但兴许没有到达他们在正凡人群中察看到的水平。来自四肢和双手的感觉反应关于人们在日常生存中做正常的事情长短常紧张的，当这种反应缺乏时，人们的表示就会遭到影响。

研讨参加者Nathan Copeland是天下上第一个不仅在他的年夜脑活动皮层，并且也在他的躯体感觉皮层（somatosensory cortex）中植入巨大电极阵列的人，此中躯体感觉皮层是年夜脑中处置身材感觉信息的区域。电极阵列使他不仅能意图念节制机器臂，还能接管触觉反应，这与人体的脊髓完整无缺时的神经回路运作方式类似。

Copeland表现，他对刺激发生的感觉和在没有刺激的环境下执行工作都曾经十分熟识；虽然这种感觉并不自然，然则它感觉像是压力和轻细的刺痛，不外这历来没有困扰过他。

双向BCI体系概述，图片来自Science, 2021, doi:10.1126/science.abd0380。

在一场车祸招致他的手臂使用受限后，瘫痪了17年的Copeland参与了一项，旨在测试感觉活动微电极脑-机接口(BCI)，并植入了由贝莱德微体系公司(Blackrock Microsystems)开辟的四个微电极阵列，通常也被称为犹他阵列（Utah arrays）。

这篇论文是在晚期研讨---初次描写了使用巨大的电脉冲刺激年夜脑的感觉区域以唤起人们的手的分歧区域的感觉，即便他们因脊髓毁伤而失去肢体感觉---的根底上迈出的紧张一步。在这项新的研讨中，这些作者将从年夜脑读守信息来节制机器臂的活动与将信息写归去提供感觉反应联合起来。

在一系列测试中，BCI操作员（即Copeland）被要求从桌子上拿起各类物体并将它们转移到一个升高的平台上，与没有刺激的测试相比，通过电刺激提供触觉反应使这名参加者实现工作的速率进步了两倍。

在这篇新论文中，这些作者愿望在尽能够接近真实天下的前提下测试感觉反应的后果。他们并不想通过来除感知的视觉身分来限定工作。即便是复原无限和不完满的感觉，Copeland的表示有相称年夜的改善。在使感觉加倍真实和将这种技术带入人们的家庭方面，迷信家们仍有很长的路要走，但人们越是接近重现年夜脑的正常输出，人们的生存会变得越好。（100医药网 100yiyao.com）

参考材料：

Sharlene N. Flesher et al. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abd0380.

A. Aldo Faisal. . Science, 2021, doi:10.1126/science.abi7262.