4月29日，外媒報(bào)道稱，觸覺(jué)是我們體驗(yàn)外部世界不可或缺的感官，但很多人因脊髓損傷或因病癱瘓而喪失了這種能力。然而，近日，來(lái)自非營(yíng)利組織巴特爾研究所的研究人員聲稱，他們首次利用腦機(jī)接口（BCI）技術(shù)幫助美國(guó)一名癱瘓男子恢復(fù)了雙手的觸覺(jué)。

這個(gè)人的名字叫伊恩·伯克哈特。 2010年，他在參加潛水活動(dòng)時(shí)發(fā)生意外，脊髓被切斷，導(dǎo)致全身癱瘓。伯克哈特不僅無(wú)法行走，手臂的活動(dòng)范圍也僅限于肩膀和二頭肌，幾乎完全失去了聯(lián)系。

2014年，伯克哈特參與了巴特爾研究所的NeuroLife項(xiàng)目。該計(jì)劃是將米粒大小的微芯片植入伯克哈特的大腦中，并用它來(lái)改善他手臂的運(yùn)動(dòng)范圍并人工重建他的觸覺(jué)?，F(xiàn)在，在開始這項(xiàng)研究六年后，伯克哈特可以感覺(jué)到物體，并且有足夠的手臂控制能力，甚至可以玩《Guitar Hero》。

嚴(yán)重的脊柱損傷會(huì)阻礙來(lái)自大腦的信號(hào)，這些信號(hào)需要四肢移動(dòng)并提供感覺(jué)反饋。研究人員發(fā)現(xiàn)，伯克哈特的大腦和四肢之間只有幾束脊髓纖維幸存。領(lǐng)導(dǎo)這項(xiàng)研究的神經(jīng)科學(xué)家帕特里克·甘澤說(shuō)，即使是少量的纖維也可以在大腦中產(chǎn)生信號(hào)。只是這些信號(hào)非常微弱，患者感覺(jué)不到任何東西，也無(wú)法移動(dòng)手臂。

對(duì)此，甘澤等人提出了一個(gè)有趣的假設(shè)：從大腦中提取這些微弱信號(hào)，解碼其含義，并將其傳輸?shù)剿闹?，可以繞過(guò)脊柱，重新連接大腦和身體。問(wèn)題在于，來(lái)自觸摸和運(yùn)動(dòng)的信號(hào)在大腦中顯得混亂，因?yàn)槊總€(gè)運(yùn)動(dòng)都對(duì)應(yīng)一個(gè)獨(dú)特的信號(hào)，而Burkhardt 頭部的芯片一次可以接收大約100 個(gè)不同的信號(hào)。

圖2：當(dāng)伯克哈特想要移動(dòng)他的右手時(shí)，它會(huì)在他的大腦中產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理，然后發(fā)送到他前臂上的電極，刺激他的肌肉并讓他執(zhí)行該運(yùn)動(dòng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述想法，甘澤等人設(shè)計(jì)了一套復(fù)雜的裝置，將伯克哈特的大腦與計(jì)算機(jī)連接起來(lái)。運(yùn)動(dòng)皮層中的芯片通過(guò)頭骨后部的端口發(fā)送電信號(hào)，然后通過(guò)電纜傳輸?shù)礁浇挠?jì)算機(jī)。軟件程序?qū)Υ竽X信號(hào)進(jìn)行解碼，并將它們分離成與預(yù)期運(yùn)動(dòng)和觸摸相對(duì)應(yīng)的信號(hào)。代表預(yù)期運(yùn)動(dòng)的信號(hào)被發(fā)送到伯克哈特前臂周圍的電極套，觸摸信號(hào)被發(fā)送到他上臂周圍的振動(dòng)帶。

最初，甘澤專注于在不接觸的情況下恢復(fù)伯克哈特手臂的運(yùn)動(dòng)能力。幾個(gè)月后，他的手就恢復(fù)了一些活動(dòng)能力。然而，在沒(méi)有觸覺(jué)反饋的情況下，伯克哈特很難抓住東西，而且他的抓力幾乎無(wú)法控制。

然而，為該系統(tǒng)添加觸覺(jué)更加困難。為了梳理出與觸摸相對(duì)應(yīng)的獨(dú)特信號(hào)，甘澤和其他人開始向伯克哈特的拇指和前臂提供有針對(duì)性的刺激。通過(guò)觀察手部受到壓力時(shí)大腦信號(hào)如何變化，研究人員能夠在存在較強(qiáng)運(yùn)動(dòng)信號(hào)的情況下識(shí)別微弱的觸摸信號(hào)。

這意味著計(jì)算機(jī)程序可以分離來(lái)自伯克哈特腦機(jī)接口的信號(hào)，從伯克哈特的手傳輸?shù)剿拇竽X的微弱壓力信號(hào)可以轉(zhuǎn)換成振動(dòng)，讓他知道他正在觸摸一個(gè)物體。在測(cè)試中，伯克哈特可以近乎完美地準(zhǔn)確地判斷出他何時(shí)觸摸了物體。

最初，觸摸條是非常簡(jiǎn)單的開關(guān)振動(dòng)設(shè)備。但甘澤和其他人對(duì)其進(jìn)行了修改，使其可以根據(jù)伯克哈特抓握物體的軟硬程度來(lái)改變振動(dòng)，類似于視頻游戲控制器和手機(jī)向用戶提供反饋的方式。

現(xiàn)在甘澤已經(jīng)在實(shí)驗(yàn)室展示了該技術(shù)，下一步是改進(jìn)該系統(tǒng)以供日常使用。該團(tuán)隊(duì)已將系統(tǒng)中使用的電子設(shè)備縮小到一個(gè)VHS 磁帶大小的盒子中，可以放入伯克哈特的輪椅中。笨重的電極系統(tǒng)也被簡(jiǎn)化為一個(gè)相對(duì)容易拾取和移除的套筒。伯克哈特最近首次在家中使用該系統(tǒng)，通過(guò)平板電腦進(jìn)行控制。

鑒于腦機(jī)接口技術(shù)是侵入性的，并且必須通過(guò)手術(shù)植入，因此這種系統(tǒng)可能需要很長(zhǎng)時(shí)間才能廣泛應(yīng)用于四肢癱瘓的人。不需要手術(shù)的非侵入性腦機(jī)接口技術(shù)似乎具有更大的潛力，但這項(xiàng)研究仍處于非常早期的階段。 （小的）