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太科幻了瘫痪17年他用机械手重新找回了触觉

放大字体  缩小字体 2021-05-21 13:20:13 来源: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

  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。

  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。

  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。

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。”

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。”

原标题:太科幻了瘫痪17年他用机械手重新找回了触觉

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