美好，一直在身边：黑科技丨“脑-机接口”，让瘫痪男子恢复手部触觉 |平板电脑|体育|2019科技之光|

我们常常对与生俱来的能力抱持一种理所当然的态度，比如，我们看得见、听得到、摸得着，我们能跑、能跳、能说、能笑。
直到某一天，可能因为损伤或疾病丧失了某种功能，你才懊恼不已，甚至终其一生只为重塑曾经拥有过的“那种平凡能力”。

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28岁的伊恩·伯克哈特(Ian Burkhart)在2010年的一次潜水事故中发生了严重的脊髓损伤(SCI) 。脊髓损伤会损害感觉运动神经回路，导致瘫痪、感觉功能受损和感觉功能障碍。
从2014年起，伊恩以一名临床完全脊髓损伤患者的身份，参与了巴特尔大学和俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心的一项名为“神经生命(NeuroLife)”的项目研究，该项目旨在通过脑-机接口(BCI)技术恢复他的右臂功能。
研究人员首先评估了伊恩的剩余手感觉功能(在没有视觉反馈的情况下) 。他无法感知脊柱C6以下神经支配的皮肤的机械感觉刺激(临床触觉测定) 。这种感觉障碍也存在于FES介导的物体抓取过程中。例如，参与者要么以偶然的机会进行操作，要么在没有视觉反馈的情况下完全无法报告他是否握住了物体。这是一种严重的感觉障碍，进一步导致了运动功能障碍。
研究人员发现，尽管伊恩的手几乎没有任何感觉，但当他们刺激他的皮肤时，一个小到他的大脑无法感知的神经信号，仍然在进入他的大脑。
巴特尔研究中心的首席科学家Patrick Ganzer解释说，即使在像Burkhart这样被认为是“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。
脑-机接口(BCI)技术就是利用这些无法被察觉的微小神经信号，并通过将人工感觉反馈发回给参与者来增强神经信号，从而极大地丰富了运动功能。
研究人员开发的设备，通过在伊恩皮肤上的电极系统和植入他运动皮层的小型电脑芯片工作。这个装置利用电线绕过脊髓损伤，将运动信号从大脑传送到肌肉，让伊恩有足够的控制力举起咖啡杯，刷信用卡，玩电脑游戏。

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【美好，一直在身边：黑科技丨“脑-机接口”，让瘫痪男子恢复手部触觉】
“由于缺乏感官反馈，伊恩有时仍觉得自己的手很陌生。除非他密切注意自己的动作，否则他也难以控制自己的手。这需要集中精力，并使简单的多任务处理(如在看电视时喝苏打水)几乎不可能完成。 ”Ganzer博士说：“我们正在把次知觉的触摸事件提升为有意识的知觉。当我们这样做的时候，我们看到了几个功能上的改进。我们第一次恢复了参与者的触觉，这是一个重大的进步。 ”
这项刚刚发表于《细胞》杂志的研究论文解释了“如何能够将这些信号提升到大脑能够做出反应的水平” 。
次知觉的触摸信号通过触觉反馈被人为地发回给伊恩。触觉反馈的常见例子是来自手机或游戏控制器的振动，让用户感觉有东西在工作。新系统允许来自伊恩皮肤的次知觉触摸信号通过人工触觉反馈返回到他的大脑。
BCI系统的进步带来了三个重要的改进。它们使伊恩能够仅靠触摸就能可靠地检测到某些东西：将来它还可能会被用来寻找和捡起视野范围外的物体。
该系统也是第一个可以同时恢复运动和触摸的BCI ，这种在运动过程中体验增强触摸的能力给了伊恩更强的控制感，让他能更快地做事情。
最后，这些改进使BCI系统能够感知在拿东西或捡东西时要用多少力——例如，在拿一个易碎的物体，如泡沫杯时使用轻触，但在拿重物时使用更牢固的手柄。
“能从一个原本只可以单向控制手臂的设备中感知触觉，真是太神奇了!”伊恩说。