| 2020 年世界十大科技進(jìn)展新聞 |
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| 腦—機(jī)接口技術(shù)助癱瘓男子重獲觸覺(jué) |
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在2010 年遭受?chē)?yán)重脊髓損傷后，Ian Burkhart 在他的運(yùn)動(dòng)皮層植入了微型芯片，
將大腦電信號(hào)轉(zhuǎn)到電腦上控制手臂，使其能夠再次抓住和感覺(jué)物體。
2020年4月23日，美國(guó)巴泰爾科研中心和俄亥俄州立大學(xué)韋克斯納醫(yī)學(xué)中心的研究團(tuán)隊(duì)在《細(xì)胞》上發(fā)文，他們成功利用腦—機(jī)接口（BCI）系統(tǒng)幫一位癱瘓患者恢復(fù)了手部觸覺(jué)。這項(xiàng)技術(shù)能捕捉到人所無(wú)法感知的微弱神經(jīng)信號(hào)，并通過(guò)發(fā)回受試者大腦的人工感覺(jué)反饋來(lái)增強(qiáng)這些信號(hào)，從而極大地優(yōu)化受試者的運(yùn)動(dòng)功能。
這項(xiàng)研究的受試者是一位28歲的男子，名叫Ian Burkhart，他2010年在潛水時(shí)遭遇事故，損傷了脊髓。Burkhart 自2014年起一直參與“神經(jīng)生命”項(xiàng)目并與科學(xué)家合作，該項(xiàng)目旨在恢復(fù)他右臂的功能�？茖W(xué)家研發(fā)了一種裝置，通過(guò)他皮膚上的電極系統(tǒng)和植入他大腦皮層運(yùn)動(dòng)區(qū)域的微型電腦芯片來(lái)發(fā)揮功能。該裝置用電線(xiàn)繞過(guò)了他脊髓損傷的地方，將運(yùn)動(dòng)信號(hào)從大腦傳送到肌肉，在它的幫助下，Burkhart能夠控制自己的右臂和右手完成端起咖啡杯、刷信用卡等動(dòng)作，還可以玩吉他英雄（一款游戲）。
研究者發(fā)現(xiàn)，雖然Burkhart的手基本沒(méi)有知覺(jué)，但當(dāng)手部皮膚受到刺激時(shí)，一個(gè)微弱的神經(jīng)信號(hào)仍然會(huì)傳進(jìn)他的大腦，只是它過(guò)于微弱，無(wú)法形成感知。對(duì)此，研究人員解釋道，即使像Burkhart這種臨床鑒定為脊髓完全損傷的人，往往也有幾束神經(jīng)纖維保持完整。在這篇論文中，研究團(tuán)隊(duì)介紹了如何將這些微弱的神經(jīng)信號(hào)增強(qiáng)到大腦能夠作出反應(yīng)的強(qiáng)度。
研究人員通過(guò)觸覺(jué)反饋裝置，將觸碰時(shí)難以察覺(jué)的神經(jīng)信號(hào)人工地發(fā)回給Burkhart。觸覺(jué)反饋常用于手機(jī)或游戲手柄的振動(dòng)功能，以便讓用戶(hù)感覺(jué)到裝置在運(yùn)行。經(jīng)過(guò)改良的新系統(tǒng)可以利用人工觸覺(jué)反饋將Burkhart皮膚上的微弱/亞感知觸覺(jué)信號(hào)發(fā)送回他的大腦。
BCI系統(tǒng)在改進(jìn)后帶來(lái)三個(gè)重要的好處：首先，它能讓Burkhart僅靠觸覺(jué)就能感知到物體，今后這可以幫他找到并撿拾自己看不見(jiàn)的物品；其次，該系統(tǒng)也成為首個(gè)同時(shí)恢復(fù)運(yùn)動(dòng)功能與觸覺(jué)功能的BCI系統(tǒng)，而且受試者一旦在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中感知到經(jīng)過(guò)增強(qiáng)的觸覺(jué)，便能擁有更強(qiáng)的控制感，做起事情也更快；第三，經(jīng)過(guò)這些改進(jìn)的BCI系統(tǒng)能夠感知握持或撿拾物體時(shí)所需的壓力，比如對(duì)泡沫塑料杯之類(lèi)的易碎物品需要輕輕地拿，而撿起重物的時(shí)候則需要用力抓握�！�
《科學(xué)新聞》 (科學(xué)新聞2021年2月增刊 聚焦)