来源:药明康德
2004年一个寒冷的雨夜 , 18岁的内森·科普兰(Nathan Copeland)遭遇了人生的最大梦魇 。 一场车祸折断了他的脖子 , 让他自此四肢瘫痪 , 锁骨以下的部位也永远失去了知觉 。 大一的他被迫退学 , 人生偏离了预定的航道 。
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图片来源:UPMC and University of Pittsburgh Schools of the Health Sciences
今天 , 内森成为了《科学》杂志的主角 。 在一项研究里 , 科学家们使用脑机接口技术 , 为他装上了一只凭借意念就可以操纵的机械手 。 更为科幻的是 , 他的这只机械手居然还能带来触觉!
对于身体健全的人来说 , 触觉好像没有什么值得夸耀的 。 但仔细想想 , 触觉对于理解我们身边的环境 , 其实有着非常重要的作用 。 比如我们拿起一瓶水 , 不用眼睛看 , 就可以知道水大概有多少 , 是热是冷 , 是否漏出了瓶子 。 在日常生活中 , 触觉更是能让我们第一时间感知到是否抓牢了某样东西 。
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但对于内森这样的瘫痪患者 , 触觉是一种奢望 。 能用意念控制机械手已经很幸运了 , 怎么还敢奢求冷冰冰的机械手能带来触觉呢?
但对科学家们来说 , 只能移动 , 没有触觉的机械手远远谈不上成功 。 想要精准控制肢体 , 其实需要大脑和身体的双向神经交流 。 我们不光需要大脑去操纵肌肉和关节 , 还需要视觉和触觉做出反馈 。
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本研究的示意图
为此 , 研究人员们在内森的大脑里植入了一些芯片 。 这些位于大脑运动皮层和体感皮层的芯片不仅能让他操纵机械手 , 还能让他得到触觉上的反馈 。 研究人员们说 , 这就好像是健康人所拥有的神经环路 。
这些触觉真实吗?内森坦言和自己记忆里的“自然”触觉相比 , 机械手带来的感受并不完全一样 。 “感觉像是有压力 , 以及很轻的刺痛 , ”内森说道 , “但它不会给我带来困扰 。 ”
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【新浪科技综合|太科幻了!瘫痪17年,他用机械手重新找回了触觉】图5/5
提供触觉刺激(左)可让内森快速抓取多种不同形状的物体 。 值得一提的是 , 这些都是用意念操纵的机械手
但即便是这种不自然的触觉 , 也对内森的生活带来了很大的变化 。 《科学》的这篇论文里提到 , 研究人员要求内森从一个桌子上拿起不同的物体 , 再放到另一个升高的平台上 。 没有触觉的时候 , 他完成任务的中位时间是20.9秒 。 而带上触觉后 , 时间缩短了一半 , 只有10.2秒 。
研究人员们说 , 原先内森只能用视觉来判断是否抓住了物体 。 有了触觉的协助后 , 他完成任务的效率高多了 。
“即便是有限、不完美的感觉 , 也能显著提高他的测试表现 , ”通讯作者Robert Gaunt教授说道 , “要让这些感觉更真实 , 让这种技术进入人们的家庭 , 我们还有很长的路要走 。 但我们越接近重塑正常的大脑信号输入 , 我们就能取得更好的结果 。 ”
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