脑机启侦|脑机接口帮助瘫痪者重获知觉（05.06）

匹兹堡大学医学院的科学家们距离开发脑机接口（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。 当用户通过人工创造的触觉探索数字化呈现的物体时，他们会描述毛茸茸的猫的温暖皮毛、门钥匙的光滑坚硬表面以及苹果凉爽的圆润感。

这项研究是皮特大学和芝加哥大学合作完成的，今天发表在 《自然通讯》杂志上。

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BCI在触觉上的突破

脑机接口是一种将大脑活动转换成信号的系统，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 还可以用于修复身体受损的反馈，并通过直接刺激大脑来恢复失去的感觉。在早期的实验中，人工触觉常常感觉像模糊的嗡嗡声或刺痛感，并且不会因物体而异，而科学家让 BCI 用户控制产生触觉的电刺激的细节，而不是他们自己做出决定。这一关键创新使参与者能够重现直观的触觉。

“触觉是非语言社交交流的重要组成部分；这是一种个人的感觉，具有很多含义，”主要作者 Ceci Verbaarschot 博士说，他是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，曾任匹兹堡康复神经工程实验室博士后研究员。“设计自己的感觉可以让 BCI 用户与物体的互动感觉更加真实和有意义，这使我们更接近创造一种使用起来感觉愉快和直观的神经假体。”

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“暗室”里的冷热游戏

在过去十年的研究中，匹兹堡大学的科学家们帮助一名瘫痪男子通过意念控制的机械臂体验触觉，并表明这种人工触觉使得机械臂的移动更加高效。然而，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：握手的感觉与举起坚硬的岩石的感觉相同。现在，研究人员距离创造直观触觉的目标更近了一步。

在新的研究中，BCI 用户能够为计算机屏幕上显示的不同物体设计不同的触觉体验，并且可以仅凭感觉猜测物体。寻找完美的触觉体验，就像在充满无限触觉的暗室里玩“冷热”游戏。科学家要求研究参与者（均因脊髓损伤而失去手部知觉）找到一种刺激参数组合，让他们在探索数字化呈现的物体时，感受到抚摸猫咪、触摸苹果、钥匙、毛巾或吐司的感觉。

三位研究参与者都用丰富而生动的语言描述了物体，这些语言不仅合乎逻辑，而且独特而主观：对于一位参与者来说，猫感觉温暖而“轻柔”；而对于另一位参与者来说，猫感觉光滑而柔滑。当图像被拿走并且参与者必须仅依靠刺激时，他们能够 35% 的时间正确识别五个物体中的一个：比偶然的要好，但远非完美。

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走向直观的神经假体

“我们设计这项研究的目的是为了登月并使其进入轨道，”该研究的资深作者、匹兹堡大学物理医学和康复学副教授罗伯特·冈特博士说。

参与者们面临着一项非常艰巨的任务，即仅凭触觉来区分物体，而他们在这方面做得相当成功。即使他们犯了错误，这些错误也是可以预见的：区分猫和毛巾比较困难，因为它们都很柔软，但他们不太可能把猫误认为钥匙。这项研究代表着朝着在人类瘫痪的手上唤起准确的触觉和创造无缝融入人类独特感官世界的假肢迈出了重要一步。

新闻来源：Neuroscience

论文参考：DOI: 10.1038/s41467-025-58616-6