双向脑机接口刺激大脑唤起触觉 提高瘫痪人士操

在一期《科学》杂志中，美国匹兹堡大学康复神经工程实验室的生物工程师团队公布了一项革新性的脑机接口技术应用。这项技术的核心在于如何通过增强大脑刺激来唤醒触觉，让操作者能够更加自如地操控由大脑控制的机械臂。这一突破不仅在视觉的基础上进一步提升了控制精度，而且通过模拟真实触觉，极大地增强了四肢瘫痪患者运用脑控机械臂操作物体的能力。

传统的脑机接口控制的假肢设备，能够通过植入电极测量与运动相关的大脑活动，并将其转化为对机械臂的有意识控制，使得一些瘫痪的用户得以恢复功能性运动。这些设备的使用一直存在一个局限：它们主要依赖视觉线索，缺乏对手部接触物体时的关键感官反馈。

为了克服这一难题，研究团队在脑机接口系统中开创性地增加了一个传入通道。这个通道模拟了手部皮肤的感觉输入，从而使得系统不仅能够“读取”大脑信息，还能够“写入”信息。这种双向脑机接口不仅能够控制机械臂的运动，而且通过机械手“皮肤”上的传感器记录机械力，再通过皮层内微模拟将这些机械力传输回使用者的躯体感觉皮层，创造出如同真实触觉的感知。

在这项研究中，参与者内森科普兰是一个生动的例子。十年前的一场车祸后，他参与了感觉运动微电极脑机接口的研究并植入了电极阵列。有了新的脑机接口后，通过电刺激提供触觉反馈，他在一系列上肢评估试验中的表现大为改观。例如，在将桌子右边杯子里的纸片和塑料碎片倒入左边的空杯子这一任务中，与之前相比，他完成所需的时间大大缩短，从20.9秒减少到10.2秒。

匹兹堡大学物理医学和康复系副教授罗伯特冈特博士，作为这项研究的共同资深作者，表示：“尽管恢复的感觉仍是有限和不完美的，但哪怕一点点的改进也能带来显著的表现提升。我们距离让这项技术进入寻常家庭、再现大脑的正常输入还有很长的路要走。但我们可以确信，随着技术的不断进步，未来必将在这一领域取得更大的突破。”这项研究不仅为四肢瘫痪的患者带来了希望，也为未来人类与机器交互的方式打开了新的大门。