科學家通過用微小的電極陣列刺激大腦的某個區域，在癱瘓的人的手臂上誘發自然感覺

功能磁共振成像是用來突出體感皮層選擇植入位置。植入這個區域的電極能夠刺激產生身體感覺的神經元，如癱瘓的人的手臂中的擠壓或敲擊。

加州理工學院的科學家第一次通過用微小的電極陣列刺激大腦的某個區域，在癱瘓的人的手臂上誘發自然感覺。患者有高水平的脊髓損傷，並且除了不能移動他的四肢外，也感覺不到它們。這項工作有一天會讓癱瘓的人們使用假肢來感受放置在這些設備上的感測器的物理反饋。

這項研究是在神經科學教授Richard Andersen，T＆C陳大腦 - 機器介面中心領導主席以及T＆C陳大腦 - 機器介面中心主任James G. Boswell的實驗室中完成的。這項工作的論文刊登在4月10日的eLife雜誌上。

軀體感覺皮層是控制身體感覺（本體感受運動的感覺或身體在空間中的位置）和皮膚感覺（壓力，振動，觸覺等的感覺）的大腦條帶。在新工作之前，針對類似大腦區域的神經植入物主要產生手感刺激或嗡嗡聲等感覺。安徒生實驗室的植入物能夠通過皮層內刺激產生更加自然的感覺，類似於患者在受傷前感受到的感覺。

三年前脊髓損傷後患者的肩膀已經癱瘓了。在美國南卡羅來納州Keck醫院的兩個微電極陣列通過外科手術插入他的軀體感覺皮層，該手術在Rancho Los Amigos國家康復中心進行。研究人員利用這些陣列以非常小的電力脈衝刺激該地區的神經元。參與者報告感覺不同的自然感覺 - 例如擠壓，敲擊，向上運動的感覺和其他幾種 - 根據陣列的刺激的頻率，振幅和位置，其類型，強度和位置會有所不同。這是皮層神經刺激引起的第一次自然感覺。

「這非常有趣，」研究參與者說到這種感覺。「這是很多捏，擠，運動，這樣的事情，希望它有助於未來的某個人。」

雖然不同類型的刺激確實會引起不同的感覺，但控制特定身體感覺的神經代碼仍不清楚。在未來的工作中，研究人員希望確定放置電極和刺激體感大腦區域的精確方法，以誘導特定的感受，並創建一部刺激字典以詳細記載相應的感覺。

據安德森介紹，下一個重要步驟是將該技術與現有的神經修復技術整合在一起。在2015年，安徒生實驗室開發的腦機介面（身體質量指數）來連接假肢機械臂在主管肢體控制的大腦區域植入電極。這樣，一個癱瘓的人能夠利用假肢伸出手來抓住一個杯子，然後把它帶到他的嘴裡喝一杯。將該裝置與軀體感覺皮層連接將產生雙向BMI，使得癱瘓的人在使用假肢時能夠再次感覺到。

「目前唯一可用於神經修復術的反饋是視覺，這意味著參與者可以觀察機器人肢體的大腦控制操作來進行矯正，」安德森說。「然而，一旦抓住了一個物體，就必須有體感信息來靈活地操縱該物體。刺激引起的體感感覺有可能增加產生體現感的額外優勢;例如，參與者可能會隨著時間的推移，感覺機器人肢體是他們身體的一部分。「

「在臨床上與神經損傷患者一起工作時，我們知道沒有感覺的肢體遠沒有有感覺的肢體那麼有用，並且相同的概念適用於神經假體裝置，」USC神經恢復中心主任，臨床神經外科和神經學教授Charles Liu說。「恢復自然感覺的能力代表了我們實現神經功能受損患者神經功能全面恢復的目標中極其重要的一步。」

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