18歲時(shí)，美國(guó)小伙兒NathanCopeland因車(chē)禍折斷脖子并傷到脊髓，此后他便無(wú)法感覺(jué)到或移動(dòng)自己的腿和小臂。如今，12年后，當(dāng)一只機(jī)械手臂的手指被觸碰到時(shí)，Copeland終于有了感覺(jué)。這是因?yàn)槭种干系膫鞲衅魍珻opeland大腦中的一個(gè)植入物相連。
匹茲堡大學(xué)生物醫(yī)學(xué)專(zhuān)家為Copeland研發(fā)的機(jī)械臂
在美國(guó)匹茲堡大學(xué)生物醫(yī)學(xué)院開(kāi)發(fā)的一種電極植入物幫助下，這名癱瘓病人首次獲得了有限的觸感。這種電極植入物能刺激患者的大腦，并使其在機(jī)械手臂的手指處感受到像壓力一樣的感覺(jué)。
Copeland在接受手術(shù)的約1個(gè)月后表示稱(chēng)，他能感覺(jué)到每個(gè)手指。有時(shí)它感覺(jué)像是電流，有時(shí)像是一種壓力，但大多數(shù)情況下，他能在一定的精度內(nèi)分辨出大部分手指。這種感覺(jué)就像是我的手指正在被觸摸或擠壓。
主導(dǎo)此項(xiàng)研究的研究者表示，此項(xiàng)研究基于此前取得的成果：裝有觸覺(jué)傳感器的假肢以及連接到截肢留下的殘肢中的神經(jīng)，使試驗(yàn)參與者得以感知壓力和紋理。不過(guò)，在脊髓受傷的患者中實(shí)現(xiàn)這一壯舉更具挑戰(zhàn)性，因?yàn)槠渌闹痛竽X的連接已經(jīng)受到破壞或被切斷。
機(jī)械手臂手指上的傳感器被觸摸時(shí)，Copeland能分辨出是哪個(gè)手指正在被刺激
Copeland的軀體感覺(jué)皮質(zhì)中被移植進(jìn)兩個(gè)微電極陣列，每個(gè)約4毫米寬。此外，還有兩個(gè)電極被放置在控制手和胳膊移動(dòng)的運(yùn)動(dòng)皮質(zhì)中。來(lái)自所有這些電極的電線(xiàn)從他的頭頂伸出，并且和一臺(tái)電腦以及一個(gè)機(jī)械手臂相連。
當(dāng)研究團(tuán)隊(duì)在植入該設(shè)備的4周后刺激感覺(jué)大腦區(qū)域時(shí)，Copeland經(jīng)歷了像觸感一樣的感覺(jué)。當(dāng)同其大腦中的電極相關(guān)聯(lián)的機(jī)械手臂手指上的傳感器被觸摸時(shí)，他能分辨出是哪個(gè)手指正在被刺激，有時(shí)還能分辨出是手指的哪個(gè)區(qū)域。這些連接并未隨時(shí)間發(fā)生改變，同時(shí)，電流刺激沒(méi)有損傷到大腦。
不過(guò)，此項(xiàng)研究仍存在局限性。盡管Copeland報(bào)告稱(chēng)感覺(jué)到了最基本的像壓力一樣的觸摸，但并未經(jīng)歷對(duì)移動(dòng)、溫度或疼痛的感知。與此同時(shí)，他無(wú)法感覺(jué)到機(jī)械手臂的指尖或者拇指。移動(dòng)芯片或者加入更多芯片或許會(huì)讓手更加敏感。然而，和對(duì)壓力的感知相比，諸如移動(dòng)等感覺(jué)是由更難接近的大腦區(qū)域感知的。同時(shí)，和手相比，對(duì)應(yīng)腳等其他身體部位的大腦區(qū)域也更難接近。
據(jù)悉，這些挑戰(zhàn)或許通過(guò)研制擁有更多電極的植入物或者利用能被植入大腦更深處的靈活材料得以克服。
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