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06-17
大多数人都会认为运动能力和触觉就像空气和水一样自然。
但对于某些人来说，情况并非如此。
例如，那些不幸的人因脊髓损伤（SCI）而导致身体感觉运动回路受损。
他们要么瘫痪，要么有功能和感官障碍——对他们来说，运动和触觉就像遥不可及的奢侈奢侈品。
幸运的是，脑机接口技术给他们带来了希望。
脑机接口让瘫痪的人重获新生。
4月23日，《细胞》杂志发表了俄亥俄州巴特尔研究所和俄亥俄州立大学韦克斯纳医学中心的重磅研究论文，介绍了脑机接口。
使用脑机接口（BCI）系统恢复患者手部脊髓严重损伤的触觉和运动能力的案例研究。
论文标题为：Restoring the Sense of Touch using a Sensorimotor De Multiplexing Neural Interface 据《学术头条》报道，这项研究的参与者是 28 岁的 Ian Burkhart。
2006 年，他在潜水时遭遇悲惨事故，并因临床上完全的 AIS-A C5 脊髓损伤（美国脊髓损伤协会损伤量表，A 级）而永久瘫痪。
从那时起，伯克哈特一直与研究人员合作开展一个名为 NeuroLife 的项目，旨在恢复他右臂的功能。
那么这个项目背后的理由是什么？众所周知，脊髓损伤会损害身体的感觉运动回路，导致瘫痪、功能障碍和感觉功能障碍等病症。
然而，最近的证据表明，严重的、临床上完全的脊髓损伤并不能完全阻止来自病变下方受神经支配的皮肤的上行感觉信息传输。
这意味着，即使在脊髓损伤多年后，患者感觉不到的触觉刺激仍然可以引起大脑皮层活动的变化。
剩余体感神经的存在，以及因此剩余的体感信息，可能有助于脊髓严重损伤的患者的功能恢复。
正是瘫痪的患者残留的触觉信号，使得通过脑机接口技术恢复感觉或运动功能成为可能。
在这项研究中，研究人员评估了这样的假设：脑机接口技术可以破译受伤手部残留的感觉神经活动，并将其动态转换为用户可以感知的闭环感觉反馈，潜在地增强感知功能。
同时，由于触觉对于运动控制至关重要，除了单独恢复触觉外，脑机接口技术有望让脊髓损伤患者仅用一只手就能同时恢复触觉和运动功能。
从那里，研究人员在伯克哈特的皮肤上放置了一个电极系统，并在他的大脑运动皮层中植入了一个小型记录芯片。
该芯片不仅有可能使瘫痪的患者恢复正常运动，还可以恢复他的触觉。
研究人员表示，与偶然相比，他们的实验准确率达到了 90%。
雷锋网注：实验中，伊恩·伯克哈特用电线将大脑的运动信号直接传输到肌肉，从而绕过脊髓受损部分，让伯克哈特完全控制手臂和双手举起咖啡。
杯子、刷信用卡和玩《吉他英雄》，这是一款专为吉他爱好者设计的音乐游戏。
研究人员的长期目标：用平板电脑进行控制针对上述结果，该研究论文的第一作者、巴特尔研究所首席研究科学家帕特里克·甘泽（Patrick Ganzer）表示：“我们正在研究感知下的触觉信号，并将其提升至有意识的感知。
”当我们这样做时，我们看到了一些功能改进。
当我们第一次恢复参与者的触觉时，这是一个激动人心的时刻。
综上所述，这种脑机接口技术利用肉眼难以察觉的微小神经信号，通过将低于感知反应范围的剩余触觉信号转化为有意识的感知和认知，达到增强神经信号的目的。
将它们反馈给参与者。
，这项技术也极大地丰富了瘫痪的患者的运动功能。
事实上，近年来的一些脑机接口研究已经将运动皮层作为单独解码运动意图的目标。
从初级运动皮层解码的运动意图用于通过机器人肢体、辅助设备或参与者自己的手通过功能性电刺激（FES）来增强运动控制。
不过，如今的脑机接口技术虽然可以帮助患者控制机器人肢体恢复运动功能，但利用患者自己的肢体同时恢复触觉和运动功能仍然是一个巨大的挑战。
研究人员表示，这种脑机接口系统具有三项重要改进：首先，该系统允许伯克哈特仅通过触摸就能可靠地检测某些东西。
未来，该系统还可能用于寻找和拾取东西。
拿起一个看不见的物体；此外，这套系统也是首个能够同时恢复运动和触觉的脑机接口，让患者在运动过程中体验到增强的触摸能力，让患者拥有更好的控制感；最后，这种改进的脑机接口系统可以感知处理或拾起物体时使用了多大的力。
例如，它在拾起塑料杯等易碎物体时使用较轻的握力，但在拾起重物时则使用较轻的握力。
执行此操作时请使用更强的握力。
伯克哈特还表示：“该设备原本只允许我向一个方向控制手，然后它可以做这么多事情。
这真是令人难以置信。
”不过，甘泽也承认，到目前为止，伯克哈特有时会因为缺乏感官反馈而失败。
我的手还是感觉很奇怪。
他也很难控制自己的双手，除非他密切注意自己的动作。
所需的高度集中使得简单的多任务处理（例如一边看电视一边喝苏打水）几乎不可能。
研究人员还表示，他们的长期目标是开发一种可以在家庭和实验室中使用的脑机接口系统。
研究人员目前正在努力制造下一代套筒，其中包含所需的电极和传感器，并且可以轻松连接和拆卸。
此外，研究人员计划开发一种可以通过平板电脑而不是计算机进行控制的系统，使其更小、更便携。
脑机接口是一个大方向。
值得一提的是，上述研究并不是科学家在脑机接口领域近期取得进展的孤例。
雷锋网获悉，不久前，加州大学旧金山分校Edward Chang实验室的研究团队打造的新型人工智能系统，可以根据人脑信号生成文本，准确率高达97 %。
该人工智能系统使用一种新颖的方法来解码皮质电图：使用植入大脑的电极来获取皮质活动期间产生的电脉冲的记录。
此外，今年1月，浙江大学医学院附属第二医院还利用“脑机接口技术”，让一名因车祸导致第四颈脊髓损伤、四肢瘫痪的患者用“思想”控制机械臂进行握手、拿饮料、吃油条等操作。
事实上，许多大学和研究机构都在推动脑机接口技术的发展。
雷锋网此前曾报道，Facebook的Building 8部门正在做类似的开发，麻省理工学院也在开发用于人脑植入的超细电线；而硅谷“钢铁侠”马斯克也推出了自己的脑机接口项目Neuralink，该公司旨在将设备植入瘫痪人类的大脑中，让他们控制手机或电脑。
这些都指向一个趋势：脑机接口技术已经成为大方向。
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