生物工程师提高脑控机械臂的操作性能

当一个人操作假肢，特别是脑控技术时，获得完全的运动控制以执行诸如触摸或抓握等操作变得极为困难。

匹兹堡大学康复神经工程实验室的一组生物工程师在一篇新发表的科学论文中详细介绍了如何通过脑刺激诱发触觉感受，使用户更容易操作脑控机械臂。

抓取和转移时间减半

该团队进行了一项实验，证明了通过人工触觉感受来补充视觉可以将抓取和转移物体的时间减半。中位时间从20.9秒降至10.2秒。

詹妮弗·科林格是共同首席作者和匹兹堡大学物理医学和康复系的博士副教授。

“从某种意义上说，这是我们希望发生的事情——但也许不是我们观察到的程度，”科林格说。“来自四肢和手的感官反馈对于我们日常生活中的正常活动至关重要，当这种反馈缺失时，人们的表现会受到损害。”

研究参与者

研究参与者是纳森·科普兰，他成为第一个在大脑运动皮层和躯体感觉皮层（处理身体感觉信息的脑区）中植入微电极阵列的人。

这些阵列使他能够用脑控机械臂，并接收触觉感受，这也类似于神经回路的工作方式。

“我已经非常熟悉刺激产生的感觉和没有刺激时的任务。即使感觉不是‘自然的’——它感觉像压力和轻微的刺痛——这从来没有困扰过我，”科普兰说。“没有任何时候我觉得刺激是需要习惯的东西。执行任务时接收刺激就像花生酱和果酱一样。”

科普兰因车祸导致双臂功能有限，他因此参加了一项测试sensorimotor微电极脑机接口（BCI）的临床试验。他被植入了四个由Blackrock Microsystems开发的微电极阵列。

BCI操作员进行了一系列测试，需要从桌子上捡起和转移多个物体到一个升高的平台。通过电刺激提供触觉反馈，使参与者能够以两倍的速度完成任务。

罗伯特·冈特是共同首席作者和匹兹堡大学物理医学和康复系的博士副教授。

“我们不想通过去除视觉成分来限制任务，”冈特说。“即使有限和不完善的感觉被恢复，人的表现也会以相当显著的方式改善。我们仍然有很长的路要走，以使感觉更加真实，并将这项技术带到人们的家中，但我们越接近重现大脑的正常输入，就越好。”