
猴子的新实验揭示了有一天有人造的四肢的人对大脑的触摸恢复的感觉。
这项研究可能有助于提高机器人假肢,调查人员补充说。
最近的进步脑机界面允许人们使用思想控制机器人的四肢。但是,科学家希望假肢不仅要恢复对患者的运动,还希望帮助恢复接触的感觉。 [章鱼臂向仿生的眼睛:5个最奇怪的假肢这是给出的
芝加哥大学神经科学家Sliman Bensmaia说:“我们掌握和操纵物体的能力依赖于手上的触摸信号。” “如果没有这些信号,我们即使在日常生活中进行最基本的活动,例如系鞋甚至转动门把手。
猴子脑计算机界面
朝向触摸敏感的假肢对于人们来说,Bensmaia和他的同事们试验了恒河猴,他们的感觉系统与人类的感觉非常相似。他们确定了当动物操纵物体操纵物体并通过直接电刺激其大脑人为触发这些模式时发生的大脑活动模式。
第一个实验的重点是猴子感应到他们的皮肤上。这项研究涉及将许多复杂设备集成在一起的实验,例如植入猴子大脑中的电极和系统以收集100多个电极的数据。
对动物进行了训练,以识别手指上的几种戳记。 Bensmaia解释说:“例如,我们可能会戳我的手指,然后是左手的小指。”
然后,研究人员将电极连接到对应于每个手指的大脑区域,并用传递到大脑适当区域的电刺激代替了其中一些戳。动物对人造刺激的反应与对真实戳的动物相同 - 例如,如果它们的左手面对手掌,并且在食指上戳了戳,然后用pinkie手指戳了一下,它们将右眼右眼,并且在大脑的电刺激下行为相同。
接下来,科学家着重于压力的感觉,开发了一种算法,该算法会产生适当量的电流以引起压力的感觉。
Bensmaia说:“在大脑中,光接触会产生小型,高度局部的激活模式;更强的接触会激活更多的神经元。” “通过电刺激激活更多神经元的一种方法是增加电流,因此我们研究了这种传达有关接触压力信息的方法。”
猴子再次以相同的方式响应刺激通过手指和人造手段感觉到 - 他们根据两次触摸中的第一个或多或少的压力比第二次施加的压力大。 Bensmaia说,确定一个人在物体上施加的压力量很重要。
最后,Bensmaia和他的同事调查了猴子首次接触或释放物体时会发生什么 - 这样做会在大脑中产生短暂而强烈的活动。同样,研究人员发现,可以通过电刺激模仿与猴子接触或释放物体相关的大脑活动爆发。
触摸敏感的假肢
现在,科学家本质上有一套可以纳入的说明机器人假肢生成大脑触摸的基本感觉。最初,Bensmaia说他“非常怀疑”这项工作将成功。 [5种彻底改变生物技术的疯狂技术这是给出的
Bensmaia说:“鉴于大脑的复杂程度以及仪器电刺激的钝化程度,我认为这种方法注定要失败。”
未来的实验将旨在实现更复杂的触觉方面。
Bensmaia说:“在迄今为止的实验中,我们专注于对象操纵的最基本信息 - 有关联系位置,联系压力和接触时间的信息。” “当然,我们从触摸感中获得的信息要多得多。我们得到有关对象形状,大小和纹理的信息;当某事在皮肤上移动或从我们的掌握中滑落时,我们会感觉到。”
研究人员还希望对人类进行的实验正在来自其他实验室。
Bensmaia说:“进行人工工作的优点是,您可以直接向患者询问他们的感受。” “在我们的实验中,我们不得不从猴子的表现中推断出猴子的感觉。”
尽管Bensmaia表示研究人员的工作为人类测试奠定了基础,但他警告说,恢复触摸感的假肢很可能会给患者多年。
科学家在10月15日在网上详细介绍了美国国家科学院杂志上的发现。
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