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尽管我们可能经常认为触摸是理所当然的，但对于那些开发技术来恢复因脊髓损伤或疾病而瘫痪的人的肢体功能的研究人员来说，这是这个过程的重要组成部分。4月23日，在《细胞》杂志上，来自巴特尔大学和俄亥俄州立大学微信医学中心的一组研究人员报道，他们已经能够使用脑机来恢复脊髓严重损伤的研究参与者的手部感觉。接口(BCI)系统。这项技术利用了不易察觉的微小神经信号，通过向参与者发回人工感觉反馈来增强神经信号，从而大大丰富了运动功能。
巴特尔的首席研究科学家帕特里克甘泽是第一作者。他说：“我们将触摸事件置于感知之下，并将其提升到有意识的感知。”“当我们这样做时，我们看到了一些功能上的改进。这是我们第一次恢复参与者触觉的尤里卡时刻。”
这项研究的参与者是28岁的伊恩伯克哈特，他在2010年的一次潜水事故中遭受了脊髓损伤。自2014年以来，伯克哈特一直在与研究人员合作一个名为“神经生命”的项目，旨在恢复他的功能。他们开发的设备通过皮肤上的电极系统和植入运动皮层的小型计算机芯片工作。这种设置利用电线将运动信号从大脑传递到肌肉，从而避免脊髓损伤，让伯克哈特可以完全控制手臂和手举起咖啡杯、刷信用卡和玩吉他英雄。
甘泽说：“直到现在，由于缺乏感官反馈，伊恩有时仍然觉得自己的手很奇怪。”“除非他密切关注自己的行动，否则他无法控制自己的双手。这需要全神贯注，使得简单的多任务处理(比如一边看电视一边喝汽水)几乎不可能。”
研究人员发现，尽管伯克哈特的手几乎感觉不到，但当它们刺激他的皮肤时，一个神经信号(仍然很小，以至于他的大脑无法感知)仍然进入了他的大脑。甘泽解释说，即使在像伯克哈特这样被称为“临床完全”脊髓损伤的人中，也几乎总是有几束神经纤维保持完整。这篇细胞论文解释了它们是如何将这些信号提升到大脑会做出反应的水平的。
使用触觉反馈手动将以下触摸信号发送回伯克哈特。触觉反馈的一个常见例子是来自移动电话或游戏控制器的振动，这使用户感觉有东西在工作。新系统允许来自伯克哈特皮肤的感知触摸信号通过他可以感知的人工触觉反馈传输回他的大脑。
BCI体系的进步带来了三个重要的改进。它们使伯克哈特能够通过触摸可靠地探测到一些东西：在未来，它可能被用来寻找和拾取一个看不见的物体。这个系统也是第一个可以立即恢复运动和触摸的BCI。这种在运动中体验和增强触觉的能力使他有更好的控制感，可以更快地做事。最终，这些改进使BCI系统能够感知在处理物体或捡东西时要使用多大的压力——例如，在捡聚苯乙烯泡沫杯等易碎物体时使用轻触摸，在捡东西时有更强的抓地力。
研究人员的长期目标是开发一种BCI系统，它可以在家里和实验室正常工作。他们正在努力开发下一代套筒，其中包含所需的电极和传感器，可以轻松地穿上和脱下。他们还致力于开发一种可以由平板电脑而不是电脑控制的系统，从而使其更小、更便携。
伯克哈特说：“看到感知信息的可能性是令人惊讶的。该设备最初只允许我在一个方向上控制我的手。”
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