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神经接口为屏幕图像增加了触觉维度

杜克大学和HSE大学的研究人员通过直接的大脑刺激,成功地在猴子身上建立了人工触觉感知。此突破可用于创建上肢神经假体,能够传递触觉。这项研究的结果最近发表在《美国国家科学院院刊》上。

当今大多数假肢与截肢肢体中的其余神经交换信息,而不是与大脑直接交换信息。神经假体直接连接到大脑,即使周围神经系统完全衰竭(例如由于脊髓损伤或瘫痪)完全受损,也可以帮助恢复肢体功能。另外,当假体使用者获得触觉反馈时,他们不仅可以视觉上控制其运动。这将提高运动的精确度,并使控制变得更自然,更轻松,因为在日常生活中,我们通常不会目视监视手部的运动。

电刺激体感皮层的各个部分可产生感知力,可模仿连接到皮层这些部位的身体部位的躯体感觉。同时,触觉包括各种各样的感觉,例如区分对象的温度,体重,压力或质地的能力。为了完全模仿触觉,必须对每种感觉进行研究。

杜克大学和HSE大学的研究人员决定,通过体感皮层刺激的应用,来探索在进行主动触觉探索时是否可以模仿表面的感觉。

两只恒河猴的体感皮层部分植入了电极。据米哈伊尔·列别捷夫的HSE中心生物电接口的学术主管,猴子的人有以刺激负责其手指的触觉感知区域植入电极;另一个-在脚趾上

这些动物在展示前就座并获得了操纵杆,它们用来控制看起来像逼真的上肢化身的光标。显示屏上显示了两个带有“触觉”纹理的灰色矩形-垂直的脊是不可见的,但可能会被光标“感觉”到。当光标越过山脊时,用电极刺激猴子的体感皮层。

首先,猴子使用操纵杆移动光标,然后在下一阶段,禁用光标与操纵杆的连接,并且通过“脑机脑”接口将试验对象连接到虚拟手指:信号直接从他们的大脑转录控制光标。猴子每次选择最“坚固”的矩形都会得到奖励。

研究人员对猴子是否会保持以不同的探索速度比较表面纹理的能力特别感兴趣:这意味着它们的运动控制与从光标接收到的反馈“同步”。

即使在第一次实验之后,两只猴子的执行任务也比简单地猜测正确的矩形要好。他们的探索速度(即虚拟手在准纹理物体上的移动速度)不会影响其总体性能。这意味着他们确实能够感觉到不同矩形的纹理。

研究人员目前正在志愿者的参与下进行下一个实验。正如列别捷夫先生所解释的那样,“志愿者现在参与了与猴子相同的实验,但是现在电极被戴在了他们的手指上,并直接刺激了手指。人们已经可以告诉我们他们到底在感觉什么。

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