脑机接口让假肢也能有真实的“触觉反馈”

匹兹堡大学的研究人员开发了一套机器人假肢系统,包含机器人假肢、触觉反馈、运动皮层植入物和触觉反馈脑机接口,通过脑机接口将真实的“触觉”反馈给大脑。



截肢者和无法完全控制四肢运动的人期待借助机器人假肢,独立完成更多日常活动。然而,如果无法感知到交互的对象,就很难使用假肢,也很难完成任何简单的任务。脑机接口技术有望解决这一难题,通过直接将外部信号传递给大脑,实现感觉反馈。

匹兹堡大学的研究人员正沿着这一思路展开研究,并取得了一定进展。研究人员开发了一套机器人假肢系统,包含机器人假肢、触觉反馈、运动皮层植入物和触觉反馈脑机接口,其中触觉反馈脑机接口植入在用户的大脑体感皮层中。

当用户使用机器人假肢抓取物品时,运动皮层植入物感受到大脑内的神经信号,进而控制假肢完成相关运动。假肢上的触觉传感器可以将触觉通过脑机接口反馈给用户的大脑,形成真实的“触觉”。

使用触觉反馈前后的效果

下图A是有无触觉反馈和上肢功能测验(ARAT)评分的关系;图B是有无触觉反馈的成功试验时间的直方图:

可以明显看出,使用触觉反馈可以大幅提高用户的活动速度和效率。因此,向大脑提供直接的触觉反馈可以显著增强用户对假肢的控制能力。

参与研究的罗伯特·冈特(Robert Gaunt)表示,将这项技术推广到人们的日常生活中仍有很长的路要走。

参考网址:https://science.sciencemag.org/content/372/6544/831

参考文献:Flesher, S. N., Downey, J. E., Weiss, J. M., Hughes, C. L., Herrera, A. J., Tyler-Kabara, E. C., Boninger, M. L., Collinger, J. L., & Gaunt, R. A. (2021). A brain-computer interface that evokes tactile sensations improves robotic arm control. Science (New York, N.Y.), 372(6544), 831–836. https://doi.org/10.1126/science.abd0380


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