网易首页 > 网易科技 > 网易科技 > 正文

脑机接口技术重大突破!首次帮助瘫痪男子恢复动作和触觉

0
分享至


图1:在2010年遭受严重脊髓损伤后,伯克哈特在他的运动皮层植入了微型芯片,将大脑电信号转到电脑上控制手臂

网易智能讯4月29日,据外媒报道,触觉是我们感受外部世界不可或缺的感官,但许多人却因脊髓损伤或因患病瘫痪而失去这种能力。不过,最近非营利组织巴特尔研究所的研究人员宣称,他们首次利用脑机接口(BCI)技术帮助一名美国瘫痪男子恢复了手部触觉。

这名男子名叫伊恩·伯克哈特(Ian Burkhart),他在2010年参加潜水活动时发生事故,脊髓断裂导致全身瘫痪。伯克哈特不仅无法走路,手臂的活动范围也仅限于肩膀和二头肌,几乎完全失去了触觉。

2014年,伯克哈特参加了巴特尔研究所的NeuroLife项目。该计划是在伯克哈特的大脑中植入米粒大小的微型芯片,并用它来改善其手臂的运动范围,并人工重建触觉。现在,在开始这项研究六年后,伯克哈特已经能够感觉到物体,并有足够的手臂控制力,甚至可以玩《Guitar Hero》。

严重的脊椎损伤会阻碍来自大脑的信号,这些信号要求四肢移动并提供感觉反馈。研究人员发现,伯克哈特的大脑与其手臂和腿之间只有几束脊髓纤维存活下来。领导这项研究的神经学家帕特里克·甘泽(Patrick Ganzer)说:“即使只有少部分纤维,也能在大脑中产生信号。只是这些信号过于微弱,患者感觉不到任何东西,手臂也无法移动。”

对此,甘泽等人提出了一个有趣的假设:从大脑中提取这些微弱信号,解码它们的意思,并将它们传递到四肢,就可以绕过脊椎,重新将大脑和身体连接起来。问题在于,触摸和运动的信号在大脑中显得杂乱无章,因为每个动作都对应独特的信号,而伯克哈特脑袋里的芯片每次可以接收大约100个不同的信号。


图2:当伯克哈特想移动右手时,它会在大脑中产生电信号,由计算机处理,然后发送到前臂的电极上,刺激他的肌肉,使他能够执行运动

为了实现上述设想,甘泽等人设计了复杂的设置,将伯克哈特的大脑连接到计算机上。运动皮层中的芯片通过头骨后部的端口发送电信号,然后再通过电缆传输到附近的电脑上。软件程序会解码大脑信号,并将它们分离为与预期运动和触觉相对应的信号。代表预期运动的信号被发送到环绕伯克哈特前臂的电极套,触摸信号则被发送到他上臂周围的振动带。

起初,甘泽专注于在没有触觉的情况下恢复伯克哈特手臂的运动。短短几个月,他的手就部分恢复了活动。不过,没有触觉反馈,伯克哈特抓握东西非常吃力,握力几乎不受控制。

然而,给这套系统增加触觉更加困难。为了梳理出与触摸相对应的独特信号,甘泽等人开始对伯克哈特的拇指和前臂进行有针对性的刺激。通过观察当压力施加在手上的大脑信号变化情况,研究人员能够在更强运动信号的情况下识别出微弱的触摸信号。

这意味着计算机程序可以将来自伯克哈特脑机接口的信号分开,从伯克哈特的手传递到大脑的微弱压力信号可以转化为振动,让他知道自己正在触摸物体。在测试中,伯克哈特可以近乎完美地准确地分辨出他何时触摸到物体。

开始的时候,触摸带是十分简单的开关振动装置。但甘泽等人对其进行了改进,使其可以根据伯克哈特抓握物体的硬或软来改变其振动,这类似于视频游戏控制器和手机向用户提供反馈的方式。

现在甘泽已经在实验室中展示了这项技术,下一步是改进该系统以供日常使用。该团队已经将系统中使用的电子设备缩小到VHS磁带大小的盒子,可以安装在伯克哈特的轮椅上。笨重的电极系统也被缩减为相对容易拿起和脱下的套筒。最近,伯克哈特首次在家中使用该系统,通过平板电脑对其进行控制。

鉴于脑机接口技术具有侵入性,必须通过手术植入,这类系统在四肢瘫痪患者中广泛使用可能还需要很长时间。不需要手术的非侵入性脑机接口技术似乎更有潜力,但该研究尚处于非常早期的阶段。(小小)

延伸阅读
相关推荐
热点推荐
肖若腾说知道自己为何被裁判扣分

肖若腾说知道自己为何被裁判扣分

八圈儿大佬
2021-07-28 23:27:31
因何拆除地铁围挡?郑州汉子王金雷:觉得不能让郑州人蒙羞

因何拆除地铁围挡?郑州汉子王金雷:觉得不能让郑州人蒙羞

大白新闻
2021-07-28 22:33:43
快讯!新任中国驻美大使秦刚履新,华春莹发推:祝秦刚大使一切顺利!

快讯!新任中国驻美大使秦刚履新,华春莹发推:祝秦刚大使一切顺利!

环球网资讯
2021-07-29 03:40:11
儿子死后七天,托梦称想吃牛肉,父亲杀牛时瘫在地上

儿子死后七天,托梦称想吃牛肉,父亲杀牛时瘫在地上

韩玥故事集
2021-07-26 18:09:11
过往的研究让你害怕得滴酒不沾,这篇最新研究再次颠覆认知!

过往的研究让你害怕得滴酒不沾,这篇最新研究再次颠覆认知!

前瞻网
2021-07-28 17:09:11
东京奥运会引发众怒!王以太 幼杀 艾福杰尼纷纷发表看法。

东京奥运会引发众怒!王以太 幼杀 艾福杰尼纷纷发表看法。

杂文乐馆
2021-07-29 00:29:42
他是最不出名的民族英雄,收复河山4000里...连个传记都没有

他是最不出名的民族英雄,收复河山4000里...连个传记都没有

拓跋说
2021-07-29 09:34:02
华为高管称特斯拉是“杀人机器”,在接到法务部投诉后被免职

华为高管称特斯拉是“杀人机器”,在接到法务部投诉后被免职

绿色汽车GreenCar
2021-07-28 22:39:11
姐妹为财拔刀相向,三妹带着大姐儿子行凶!二姐一家惨遭灭门

姐妹为财拔刀相向,三妹带着大姐儿子行凶!二姐一家惨遭灭门

民生观察员小Z
2021-07-28 02:25:03
孟晚舟案:引证被拒后,加方主动和解,提出3条要求,能接受吗?

孟晚舟案:引证被拒后,加方主动和解,提出3条要求,能接受吗?

长亭古巷
2021-07-29 12:36:15
伊藤美诚投诉“摄像机的灯”晃眼,场边机器的也关了

伊藤美诚投诉“摄像机的灯”晃眼,场边机器的也关了

船长老李
2021-07-29 01:44:20
美要打,坚决奉陪到底!中国立法机关果断反击美国制裁,该算账了

美要打,坚决奉陪到底!中国立法机关果断反击美国制裁,该算账了

海纳新闻
2021-07-28 09:37:04
她为国争光勇夺八枚金牌,因伤退役却债台高筑,手脚变形生活贫困

她为国争光勇夺八枚金牌,因伤退役却债台高筑,手脚变形生活贫困

篮球国度
2021-07-29 10:45:06
女大学生在网上出售穿过的衣服,每月赚1万

女大学生在网上出售穿过的衣服,每月赚1万

鹰视国际视角
2021-07-28 09:53:37
日本人彻底服了!孙颖莎连追8球逆转伊藤美诚,还用发球打垮她

日本人彻底服了!孙颖莎连追8球逆转伊藤美诚,还用发球打垮她

三十年体坛故事
2021-07-29 11:48:00
世卫组织已放弃?官员悲观表态:如果幸运的话,明年能够战胜疫情

世卫组织已放弃?官员悲观表态:如果幸运的话,明年能够战胜疫情

海空视界
2021-07-25 13:51:02
伊藤美诚遭淘汰,谁注意其嘴脸?歪到怀疑人生,感觉被全世界针对

伊藤美诚遭淘汰,谁注意其嘴脸?歪到怀疑人生,感觉被全世界针对

篮球资讯达人
2021-07-29 12:40:25
著名导演喊话张雨霏:恭喜你夺得银牌,我将考虑让你加入我的电影

著名导演喊话张雨霏:恭喜你夺得银牌,我将考虑让你加入我的电影

扒圈大佬
2021-07-28 11:04:23
外媒报道倪大妈:她是创造纪录的女人 裁判默许她不捡球

外媒报道倪大妈:她是创造纪录的女人 裁判默许她不捡球

乒乓看世界
2021-07-28 18:00:08
俄罗斯向缅甸出售一批苏-30SME战斗机 世界银行:缅甸经济今年将收缩18%

俄罗斯向缅甸出售一批苏-30SME战斗机 世界银行:缅甸经济今年将收缩18%

果敢资讯网
2021-07-28 23:32:27
2021-07-29 13:40:49

科技要闻

新冠肺炎防治专家:针对“德尔塔”毒株 疫苗仍有保护作用

头条要闻

张雨霏200米蝶泳夺冠刷新奥运纪录:花5个月练体能

头条要闻

张雨霏200米蝶泳夺冠刷新奥运纪录:花5个月练体能

体育要闻

第14金!4个名字都带水的中国姑娘太牛

娱乐要闻

文体一家亲:陈梦是黄晓明的表妹

财经要闻

汽车要闻

9月将上市 第八代数字高尔夫GTI预售23.18万

态度原创

游戏
数码
房产
健康
手机

Steam喜加一:《战地1》载具捆绑包

数码要闻

罗永浩再次晒图安利:给iPad加上门把手是认真的

房产要闻

奉贤地王盘终于动工 价格能否冲新高?

洪灾后 哪些措施可以防蚊、防蝇、防鼠?

手机要闻

华为P50售价4588元起?今晚见证新影像旗舰登场

×