太科幻了:癱瘓17年,他用機械手重新找回了觸覺

2004年一個寒冷的雨夜,18歲的內森·科普蘭(Nathan Copeland)遭遇了人生的最大夢魘。一場車禍折斷了他的脖子,讓他自此四肢癱瘓,鎖骨以下的部位也永遠失去了知覺。大一的他被迫退學,人生偏離了預定的航道。

  圖片來源:UPMC and University of Pittsburgh Schools of the Health Sciences

  圖片來源:UPMC and University of Pittsburgh Schools of the Health Sciences

今天,內森成為了《科學》雜誌的主角。在一項研究里,科學家們使用腦機接口技術,為他裝上了一隻憑藉意念就可以操縱的機械手更為科幻的是,他的這隻機械手居然還能帶來觸覺

對於身體健全的人來說,觸覺好像沒有什麼值得誇耀的。但仔細想想,觸覺對於理解我們身邊的環境,其實有着非常重要的作用。比如我們拿起一瓶水,不用眼睛看,就可以知道水大概有多少,是熱是冷,是否漏出了瓶子。在日常生活中,觸覺更是能讓我們第一時間感知到是否抓牢了某樣東西。

太科幻了:癱瘓17年,他用機械手重新找回了觸覺

但對於內森這樣的癱瘓患者,觸覺是一種奢望。能用意念控制機械手已經很幸運了,怎麼還敢奢求冷冰冰的機械手能帶來觸覺呢?

但對科學家們來說,只能移動,沒有觸覺的機械手遠遠談不上成功。想要精準控制肢體,其實需要大腦和身體的雙向神經交流。我們不光需要大腦去操縱肌肉和關節,還需要視覺和觸覺做出反饋。

本研究的示意圖

本研究的示意圖

為此,研究人員們在內森的大腦里植入了一些芯片。這些位於大腦運動皮層和體感皮層的芯片不僅能讓他操縱機械手,還能讓他得到觸覺上的反饋。研究人員們說,這就好像是健康人所擁有的神經環路。

這些觸覺真實嗎?內森坦言和自己記憶里的“自然”觸覺相比,機械手帶來的感受並不完全一樣。“感覺像是有壓力,以及很輕的刺痛,”內森說道,“但它不會給我帶來困擾。”

太科幻了:癱瘓17年,他用機械手重新找回了觸覺

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提供觸覺刺激(左)可讓內森快速抓取多種不同形狀的物體。值得一提的是,這些都是用意念操縱的機械手

但即便是這種不自然的觸覺,也對內森的生活帶來了很大的變化。《科學》的這篇論文里提到,研究人員要求內森從一個桌子上拿起不同的物體,再放到另一個升高的平台上。沒有觸覺的時候,他完成任務的中位時間是20.9秒。而帶上觸覺后,時間縮短了一半,只有10.2秒。

研究人員們說,原先內森只能用視覺來判斷是否抓住了物體。有了觸覺的協助后,他完成任務的效率高多了。

即便是有限、不完美的感覺,也能顯著提高他的測試表現,”通訊作者Robert Gaunt教授說道,“要讓這些感覺更真實,讓這種技術進入人們的家庭,我們還有很長的路要走。但我們越接近重塑正常的大腦信號輸入,我們就能取得更好的結果。”

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