從神經(jīng)系統(tǒng)入手改造信號編碼，兩名截肢者重獲手部觸覺

　　上個月，Medgadget 報(bào)道了一項(xiàng)針對截肢患者的研究——截肢者通過安置了壓力感應(yīng)器的機(jī)械臂感受到了手指的存在。在這個過程中，研究人員在志愿者大腦中的軀體感覺皮質(zhì)進(jìn)行了相關(guān)組織的移植。

　　日前，來自芝加哥大學(xué)和凱斯西儲大學(xué)的研究人員組成了一支研究團(tuán)隊(duì)，讓兩個截肢者能在他們被截掉的手部感受到觸覺。與上文提到的研究不同的是，這項(xiàng)研究靠的是手臂正中神經(jīng)、尺骨神經(jīng)和橈神經(jīng)的活動，而且這樣的活動并不直接發(fā)生在大腦中。

　　在實(shí)驗(yàn)過程中，凱斯西儲大學(xué)和芝加哥大學(xué)的研究人員以及兩名志愿者通力合作，對常人的手部進(jìn)行信號編碼的方式進(jìn)行編程，然后嘗試不同的刺激頻率以及信號寬度。通過不同實(shí)驗(yàn)設(shè)置之間的組合，研究人員最終知道了怎樣才能讓觸覺更加自然。同時，他們也對身體用來制造神經(jīng)系統(tǒng)信號的編程語言有了更好的認(rèn)識，這讓他們能夠讓未來研發(fā)的修復(fù)器械具備高級的觸覺。

　　被外部刺激物（左上角）接收的電剌激會通過經(jīng)皮導(dǎo)線傳輸?shù)桨仓迷谏现刂撸ㄗ笙拢┑恼猩窠?jīng)、尺骨神經(jīng)和橈神經(jīng)中的 FINEs 中。每個電極接頭都會在截肢者已經(jīng)失去的手部的小部分區(qū)域產(chǎn)生觸覺。

　　下面，就讓我們一起看看研究團(tuán)隊(duì)發(fā)表在 Science Translational Medicine 的論文的摘要：

　　我們發(fā)現(xiàn)刺激脈沖寬度和脈沖頻率對人類感受到的觸覺強(qiáng)度的影響具有系統(tǒng)性和協(xié)同性，人造觸覺會讓截肢者們產(chǎn)生自己完整的手臂皮膚上產(chǎn)生了觸摸凹痕的錯覺。我們從刺激參數(shù)中，發(fā)現(xiàn)了一個量級，我們將它命名為激活率（ACR），它可以預(yù)測所有實(shí)驗(yàn)條件下，人造觸覺的量級。在利用神經(jīng)纖維的基礎(chǔ)中，ACR 代表了活化神經(jīng)細(xì)胞中的群峰計(jì)數(shù)。我們的研究假設(shè)群峰計(jì)數(shù)會讓觸覺量級增加，并證明了這個假設(shè)是成立的；同時，我們的研究還發(fā)現(xiàn)，感應(yīng)量級可以被系統(tǒng)地利用到單一刺激量中。

　　實(shí)際上，這已經(jīng)不是芝加哥大學(xué)第一次研究假肢觸覺了。早在三年前，就曾經(jīng)有過 DARPA 出資贊助芝大的一項(xiàng)針對退役的傷殘軍人的研究——科學(xué)家們在觀察猴子抓握物體時神經(jīng)活動的變化的過程中，采用傳感器加深腦部刺激的方式，研究擺弄物體的活動與腦部神經(jīng)活動的關(guān)系，由此制造出信號來刺激腦部產(chǎn)生觸覺。