《细胞》重磅:脑机接口帮瘫痪者重拾触觉,准确率达到90%

高斯翾 2020-04-24

来源:大数据文摘



想象一下当指尖碰到青草的瞬间,脚掌接触到海滩的舒适,甚至离火太近的灼伤感。


这些大多数人认为习以为常的感觉,对脊髓受伤(SCI)的人来说是难以想象的体验,而这些人绝不是少数,美国的一项调查显示,从2015年至今,目前能统计到的患者就有大约288,000人。


好消息是,如今“脑-机接口”领域的最新进展有可能为这些人带来新的希望,他们有机会重获与周围世界的互动。


今年,《细胞(CELL)》刊载了来自俄亥俄州哥伦布市巴特尔纪念研究所的重磅研究。研究人员通过将电脑芯片植入脊髓损伤患者的大脑,并将神经信号传递给电脑,他们发现了一种能够放大患者细微的触觉的方法。


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这种电脑芯片不仅有机会使瘫痪患者恢复正常运动,还可以恢复触觉。研究人员表示,与偶然性相比,他们在实验中达到了90%的准确率。


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《CELL》杂志刊发了这篇论文👇

https://www.cell.com/cell/pdf/S0092-8674(20)30347-0.pdf


这种经过改进后的运动和触觉传感技术可以让脊髓损伤患者重新获得身体的自主权,在日常生活中更好地控制身体。


恢复脊髓损伤患者的运动和感觉的技术本身其实并不独特,但论文一作、BMI研究科学家Patrick Ganzer表示,他们的研究之所以与众不同,是在人体上实现了感官的恢复。


“现在已经出现了很多类似的工作,在截肢患者身上安装假肢,就像是机器人四肢。”Ganzer说道。有了这些机械手臂,患者可以移动手指和脚趾,但是要处理接触反馈是很棘手的,其他研究小组也在用类似的脑机接口方法试图恢复患者的运动控制和触觉神经,但他们是通过直接刺激大脑来做到这一点的。Ganzer团队解决的新问题是,不是让患者使用机械手臂,而是使用自己的手,要实现这点真的很有挑战性。


在周四发表在《细胞》杂志上的论文中,研究人员对28岁的脊髓损伤患者Ian Burkhart进行了实践检验,Burkhart在10年前的一场车祸中丧失了右臂的感觉和活动能力。为了恢复Burkhart右手的运动和触觉,研究小组必须首先下达相关指令的源头:Burkhart的大脑。


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Ganzer告诉Inverse,他们的系统的工作原理是首先从植入在Burkhart大脑表面的植入物收集神经信号,然后再发送到附近的计算机上。计算机利用智能算法将这些数据流分解成运动信息和感官信息。


第二条信息流是关键,作者写道,因为之前的研究认为,像Burkhart这样的病人已经不再产生这些感觉信号。然而,这项新的研究发现,这些基于触摸的神经信号仍然存在,只是在非常非常低的水平上,以至于像Burkhart这样的病人无法“感觉到”它们。


为了使这些难以捉摸的触摸信号更容易被感知,研究小组通过算法提高了他们的信号强度。


最后,计算机通过刺激用于移动的前臂电极和用于触觉的触觉臂带,将处理后的数据传回Burkhart。


当蒙住Burkhart的眼睛并让他完成例如抓住一个物体这样的动作任务时,研究人员发现,刺激物的加入远远超过了偶然性,检出率高达90%。


对于未来,Ganzer说,研究小组正在努力开发一个在家里和实验室都同样有效的实验模型,这样的话SCI患者就能更好地控制自己的世界。


Ganzer表示,“我们现在的主要目标之一,就是把这个系统改造得便于携带,这样它就可以安装在轮椅上,安装在家里……我们希望这项技术最终是能在家里而不是在实验室里使用。”



来源:BigDataDigest 大数据文摘

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细胞 脑机接口 触觉

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