人工触觉,改进
        匹兹堡大学医学院(University of Pittsburgh School of Medicine)的科学家们离开发脑机接口(BCI)又近了一步,这种接口可以让四肢瘫痪的人恢复失去的触觉。

         在通过人工创造的触觉探索数字表示的物体时,用户描述了咕噜咕噜的猫的温暖皮毛、门钥匙光滑坚硬的表面和苹果的凉爽圆润。 这项研究是皮特和芝加哥大学之间的合作,是今天发表在《自然通讯》上。

         与早期的实验相比,人工触摸通常感觉像模糊的嗡嗡声或刺痛感,并且因物体而异,科学家让 BCI 用户控制产生触觉的电刺激的细节,而不是自己做出这些决定。 这项关键创新使参与者能够重现一种让他们感觉直观的触觉。

         “触摸是非语言的重要组成部分社交沟通; 这是一种个人的感觉,具有很多意义,“主要作者、德克萨斯大学西南分校神经外科和生物医学工程助理教授、皮特康复神经工程实验室前博士后研究员 Ceci Verbaarschot 博士说。 “设计自己的感觉可以让 BCI 用户与物体的交互感觉更真实和有意义,这使我们更接近于创造感觉良好的神经假肢使用起来令人愉快且直观。

         脑机接口是一种将大脑活动转化为信号的系统,这些信号可以替代、恢复或改善通常由大脑控制的身体功能,例如肌肉运动。 BCI 还可用于修复来自身体的受损反馈,并通过直接刺激大脑来恢复失去的感觉。

         在过去十年的研究中,皮特大学的科学家帮助一名瘫痪的男子通过精神控制的机械臂,并表明这种人工触觉使移动机械臂更加高效。 尽管如此,这些触觉并不完美,并且在具有不同质地或温度的物体之间保持相似:握人的手感觉与举起一块坚硬的岩石感觉相同。

         现在,研究人员更接近他们创造直观触觉的目标。

         在这项新研究中,BCI 用户能够为不同的物体显示在计算机屏幕上,并且仅凭感觉就能猜出物体,尽管并不完美。

         寻找完美的触感就像在一个拥有无限触觉的黑暗房间里进行“冷热”游戏。 科学家们要求研究参与者(他们都因脊髓损伤而失去了手感)找到刺激参数的组合,感觉就像在探索物体时抚摸猫或触摸苹果、钥匙、毛巾或吐司以数字方式呈现给他们。

         所有三名研究参与者都以丰富而生动的术语描述了物体,这些术语在逻辑上有意义,但也是独一无二的和主观的:对一名参与者来说,猫感觉温暖和“轻快”; 到另一个 - 光滑丝滑。

         当图像被带走并且参与者不得不仅依靠刺激时,他们能够在 35% 的时间内正确识别五个物体中的一个:比机会更好,但远非完美。

         “我们设计这项研究是为了月球并进入轨道,“该研究的资深作者、皮特大学物理医学和康复副教授罗伯特·冈特博士说。 “参与者仅凭触觉来区分物体是一项非常艰巨的任务,他们在这方面非常成功。 即使他们犯了错误,这些错误也是可以预测的:很难区分猫和毛巾,因为两者都很柔软,但他们不太可能将猫与钥匙混淆。

         该研究代表了朝着在瘫痪的手上唤起准确的触觉并创造一个无缝融入一个人独特的感官世界的假肢迈出的重要一步。

         这项研究的其他作者是皮特大学的 Vahagn Karapetyan 医学博士和 Michael Boninger 医学博士; 芝加哥大学的 Charles Greenspon 博士和 Sliman Bensmaia 博士; 以及马斯特里赫特大学的 Bettina Sorger 博士。