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当假肢连上神经网络,截肢者也可弹钢琴

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如何让假肢也有触觉?爱范儿之前报道过假肢与大脑相连的、用压力袜子的,今天,科学家们又找到了新姿势——直接刺激神经系统。

与其他激发假肢触觉的方式不同,通过刺激神经的方式,能够创造出更接近自然肢体的触觉。

两名遭受过创伤性截肢的小哥参加了实验。研究人员在其残肢内植入了神经装置,装置上的电极分别与正中神经、尺骨和径向神经相连,因为这些神经仍然能够传递各种信号。像这样:

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图片来自:futurity

简单来说,就是被截肢后,残余肢体上的神经仍然是完好的,通过给予它们不同的刺激,向大脑传递触觉信号。

研究人员系统性地测试了受试者在装上神经装置后对于外在刺激的敏感性,他们通过改变压力信号特征,例如电脉冲的频率和强度,以测试人体内是否有一个操纵感官的系统。

此外,他们还针机械手指对于不同位置、不同压力的触摸以及在手指表面不同的移动速度的区分能力进行了测试。

实验结果表明,这些机械手指几乎拥有与人类手指同样好的触觉,研究人员认为他们已经可以开始构建接近自然触摸感觉的神经修复术。

这一项目由芝加哥大学的 Bensmaia 与凯斯西储大学的 Robert Gaunt 共同率领团队完成。

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图片来自:Newsmax

Bensmaia 的实验室在早期研究中预测了神经系统是如何对触摸强度进行识别的,其研究结果将某些神经纤维在受到刺激时作出反应的次数,称为“群体尖峰率”,这决定了给定刺激的强度。

而本次实验成果验证了这一假设,他们发现“激活电荷率”是电刺激的特征之一,它能决定感知强度。通过改变激活率,他们可以以高度可预测的方式改变感知强度。

目前,该团队正在努力实现仿生手指的临床应用。Bensmaia 希望在未来,他们的机械手指能够完成弹钢琴这样高难度的任务,而要达到这一水平,需要

“准确地再现指尖与琴键之间细腻的感觉信号,让被截肢者自然而然地与琴键交流。在传达接触压力的细分信号方面,这项研究成果目前迈出了第一步。”

值得一提的是,这一项目也是美国国防部高级研究计划局(DARPA)“革命化义肢”(Revolutionizing Prosthetics)计划的组成部分。关于该计划,我们在《瘫痪十多年后,这个小哥终于借神奇“机械手”重新感知世界》一文中有所提及。

题图来自:futurity

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