科技日報記者 張佳欣
一項發(fā)表在《科學(xué)》雜志上的新研究，為脊髓損傷患者恢復(fù)復(fù)雜觸覺感知帶來了前所未有的希望。瑞典查爾姆斯理工大學(xué)研究團隊首次推出一種可安裝在椅子或輪椅上的腦控仿生手設(shè)備。這種新型腦機接口設(shè)備將體外仿生手和大腦刺激技術(shù)相結(jié)合，可再現(xiàn)迄今為止最復(fù)雜的觸覺感知。
團隊通過植入大腦的電極中的特定微刺激模式，能夠編碼手部的自然觸覺感知。這一創(chuàng)新使脊髓損傷患者不僅能用大腦控制仿生手臂，還能感受到邊緣、形狀、曲率、運動和三維形狀相關(guān)的觸覺感知，這在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域是一項重大突破。
團隊表示，他們“進入了人工觸覺的新境界”，這種豐富的感知對于實現(xiàn)人類手部特有的靈巧度、操作能力和高度立體的觸覺體驗至關(guān)重要。
在這項研究中，通過兩名腦機接口受試者大腦感覺和運動區(qū)域的植入物，團隊記錄并破譯了受試者大腦中與手臂和手運動意圖相關(guān)的電活動。然后，受試者被連接到仿生手，僅憑自己的思維就可以控制仿生手。由于仿生手裝有與腦植入物通信的傳感器，團隊可通過仿生手將與觸覺相關(guān)的復(fù)雜的感覺翻譯并發(fā)送到受試者的腦植入物中。
過程中，受試者能夠完成一系列需要豐富觸覺感知的復(fù)雜實驗，如感覺到物體的邊緣以及指尖運動的方向等。這意味著受試者現(xiàn)在有可能用仿生手臂更準確地完成以前無法完成的復(fù)雜任務(wù)，比如拿起物體并將其從一個位置移動到另一個位置。此外，為了實現(xiàn)復(fù)雜觸覺感知的傳遞，研究人員通過植入物直接在受試者大腦中輸入特定刺激，從而提供更加生動的感官反饋和體驗。
這項研究只是脊髓損傷患者能夠感受到復(fù)雜觸覺感知的第一步。為了捕捉并傳遞所有復(fù)雜觸覺特征，還需要更復(fù)雜的傳感器和機器人技術(shù)（如仿生皮膚）以及用于刺激的植入式技術(shù)的進一步發(fā)展。
總編輯圈點
2021年的生理學(xué)與醫(yī)學(xué)諾獎，頒給了發(fā)現(xiàn)觸覺受體的科學(xué)家。人類搞清楚外部的機械刺激如何轉(zhuǎn)化為神經(jīng)沖動之后，實現(xiàn)人工觸覺就只是早晚的問題。近年來，圍繞人工觸覺的前沿成果比比皆是，如今，植入大腦的芯片和機械手臂相結(jié)合，讓大腦通過另一種渠道有了觸感，并可以操作機械手。未來，除了肢體障礙人士將受惠于這一技術(shù)；機器人也將如虎添翼，機械手的敏感與精確，或許會超過能工巧匠。沒有天賦之手，我們也能觸摸世界。
