腦機接口大突破！重度脊髓損傷患者首次恢復觸覺

北京時間4月24日上午消息，據外媒報道，巴特爾研究中心和俄亥俄州立大學微克斯納醫(yī)學中心的一組研究人員近日在雜志上發(fā)表文章稱，他們可以使用腦機交互（BCI）系統(tǒng)，來恢復脊髓嚴重損傷的研究參與者的手部知覺。該技術利用幾乎無法察覺的微小神經信號，通過人工知覺反饋增強后，再傳遞回參與者，從而極大地豐富運動功能。

“我們正在研究亞知覺接觸活動，然后將其提升為有意識的感知，”巴特爾研究中心的首席研究科學家兼論文一作帕特里克·甘澤（Patrick Ganzer）說，“我們在研究過程中，看到了一些功能上的改善。當我們第一次恢復患者的觸覺時，真的非常不可思議。”

參與研究的患者是一名28歲的男性，叫伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart）。2010年，他在一次潛水事故中脊髓神經受損。自2014年以來，伯克哈特一直在與研究人員合作，參與一項名為NeuroLife的項目。該項目旨在恢復他右手手臂的功能。他們開發(fā)的設備通過皮膚上的電極系統(tǒng)和植入他運動皮層的微型計算機芯片進行工作。該裝置可以通過有線方式，繞過受損的脊髓神經，將運動信號直接從大腦傳遞到肌肉，從而讓伯克哈特可以充分控制自己的手臂和手，比如拿起咖啡杯、刷信用卡和玩吉他游戲。

“直到現(xiàn)在，由于缺乏知覺反饋，伊恩有時候還是會覺得自己的手不像自己的，”甘澤說，“除非密切關注自己的動作，不然他控制自己的手也有些困難，這非常需要集中注意力，因此也讓簡單的多任務幾乎無法完成，比如邊看電視邊喝蘇打水?！?/p>

研究人員同時發(fā)現(xiàn)，盡管伯克哈特的手上幾乎沒有知覺，但是當他們刺激他的皮膚時，仍有神經信號被傳送到他的大腦——只不過信號太微弱，大腦無法感知罷了。甘澤解釋說，即使像伯克哈特這樣被認為是“臨床上脊髓神經徹底損傷”的人，在他們體內，也幾乎總會有幾束神經纖維仍舊完好無損。發(fā)表與上論文解釋了，他們如何把這些信號增強到大腦可以感知的水平。

亞觸摸信號通過觸覺反饋人工地送回伯克哈特大腦。觸覺反饋的常見例子是手機或游戲手柄的震動，以讓用戶有所感覺。新的系統(tǒng)可以把來自伯克哈特皮膚的亞觸摸信號，通過他可以感知的人工觸覺反饋，傳導回他的大腦。

腦機交互系統(tǒng)的進步帶來了三大重要改進。首先，它們讓伯克哈特可以僅靠觸摸就準確地識別物體：未來，這可以被用來在無法看見的情況下，尋找和撿起物體。其次，該系統(tǒng)也是第一個能夠立即恢復運動和觸覺的腦機交互系統(tǒng)，這種在運動過程中可以感知觸覺的能力讓他擁有更好的控制感，從而可以更快地做事情。最后，這些改進可以讓腦機交互系統(tǒng)感應出，在處理一件物體或撿起一樣東西的時候，需要施加多少壓力——比如，輕輕地撿起容易壓壞的塑料杯子，但是在拿起重物的時候多用點力。

研究人員的長期目標是開發(fā)一種在家庭環(huán)境下，也能像在實驗室里同樣有效的腦機交互系統(tǒng)。他們正在努力開發(fā)下一代方便穿脫的袖筒，其中包含所需的電極和傳感器。他們也在努力開發(fā)一個可以使用平板而非計算機控制的系統(tǒng)，好讓裝置更輕巧便攜。

伯克哈特說：“看到一臺設備也可以發(fā)送讓我控制雙手的知覺信息，感覺非常奇妙?！?/p>