当真实的大脑在真实世界中运作时,这是一个双向的过程。大脑运动皮层的电活动沿着脊髓向下传递到需要移动的身体部位;来自皮肤的触觉同时通过脊髓传递到大脑的体感皮层。这两个动作实际上是密不可分的:如果没有脚底接触地面的感觉,就很难正常行走;如果缺乏咖啡杯的触觉,你的大脑就无法感知手指应该握多紧。到目前为止,帮助瘫痪患者移动假肢的尝试只解决了我们与世界互动的一半。一项新的研究为扩展这种能力提供了希望。
由杜克大学医学中心神经生物学教授米格尔·尼科莱利斯领导的科学家报告了首次演示,其中灵长类动物的大脑不仅移动了“虚拟身体”(计算机屏幕上的虚拟手),还接收了编码虚拟物体触感的电信号——并且清晰到足以在纹理上区分物体。如果这项在《自然》杂志上详述的技术在人身上奏效,它将改变瘫痪患者的生活。(《大众科学》是自然出版集团的一部分。)尼科莱利斯说,他们不仅能够行走和移动手臂和手,还能够感觉到他们握住或触摸的物体的纹理,并感知他们行走的地面。
其他研究小组也在进行类似的进展。在匹兹堡大学,由安德鲁·施瓦茨领导的神经科学家已经开始招募因脊髓损伤而瘫痪的患者进行类似的试验,这将使他们能够“感觉”到周围的环境,这要归功于体感皮层中的电极,这些电极接收来自机器人手臂的信息。
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尼科莱利斯希望在2014年之前将他的研究成果转化为现实,他计划在他的祖国巴西举行的世界杯开幕赛上展示首个“可穿戴机器人”。想象一下《钢铁侠》,一种全身、外骨骼式的假肢。它的界面将由神经植入物控制,这些植入物捕获来自运动皮层的信号,以移动腿、手、手指和所有其他部位。它将布满传感器,将有关外部世界的触觉信息传递到体感皮层。受到迄今为止进展的鼓舞,尼科莱利斯预测该设备将及时准备就绪。“这是我们的登月计划,”他说。