一项新研究显示，研究人员首次通过脑机接口实现了对世界上两条最先进假肢手臂的同步控制。
研究团队还报告称，他们已开发出利用神经刺激，同时为双手提供感觉反馈的策略。
“我们正努力使四肢瘫痪患者能够通过直接神经接口同时控制两种辅助设备，并在设备接触环境中的物体时同时感受到触觉，”约翰霍普金斯大学应用物理实验室的生物医学工程师、该研究的首席研究员Brock Wester说道。
“这对于恢复高位脊髓损伤患者及神经肌肉疾病患者的能力具有重大意义，”他说。“对于我们设想的人们为实现独立生活所需或想要做的一切事情——系鞋带、接住和投掷球、将牙膏挤到牙刷上——他们确实需要双手协同工作。”
假肢手臂的“实时”控制
这些突破是“革新假肢”（RP）计划的最新进展。该计划由美国国防高级研究计划局于2006年启动，旨在快速改进上肢假肢技术，并为使用者提供操作假肢的新方法。
RP计划的最初构想是打造一种具有类人能力、与神经系统整合的假肢手臂，该构想最终催生了模块化假肢（MPL）。
“随着我们为MPL集成新功能，例如指尖传感器用于感知力、加速度、滑动和压力，我们开始思考：‘将这些信息反馈给研究参与者的最佳方式是什么，使他们能够像健全人一样与环境互动？’”APL负责此新项目的项目经理Francesco Tenore说道。
除开发MPL外，该计划的研究人员还探索了利用神经信号实现对假肢和智能系统的“实时”控制。
该计划最初在匹兹堡大学以及加州理工学院/Rancho Los Amigos医疗中心开展的神经控制研究聚焦于单肢控制，经过数月训练，三名参与者成功完成了这一任务。这一成功凸显了神经假肢的可能性，并为未来的研究奠定了基础。
“感觉”刺激
今年1月，在一项同类首创的手术中，约翰霍普金斯大学的Stan Anderson团队在一名患者大脑两侧、控制运动和触觉的区域植入了皮层内微电极阵列传感器。作为手术的一部分，APL研究人员与Crone团队在手术期间利用大脑活动的实时映射，率先开发出一种确定电极最佳放置位置的方法。
研究团队对从大脑运动区和感觉区采集的神经信号完成了多项评估，并研究了在刺激该患者大脑手部区域时，患者的感受。
这些实验结果表明，患者有潜力更多地感知假肢或其所交互环境的相关信息。
通过这些测试和成功的手术，该团队已在脑机接口领域取得多项“首次”成果，脑机接口。
“我们团队首次证明，患者能够同时‘感受’到施加于大脑两侧的刺激，”该项目技术负责人Matthew Fifer说道。“我们展示了通过对MPL手指施加物理触摸，能够成功控制大脑左右手指区域的刺激。”
本研究得益于全球首个用于记录和刺激的人体双侧植入装置，其包含96个电极，可对大脑手指区域进行高度聚焦的神经刺激。
“归根结底，因为这是全球首个双侧植入装置，我们希望能够执行需要双臂协同的动作，并让使用者感知与环境的互动，仿佛这些感觉来自其自身的双手，”Tenore说道。
“我们团队将继续与参与者进行训练，以发展运动和感觉能力，并探索控制其他设备的潜力，这些设备可用于拓展使用者的个人或职业能力。”
“这些进展是未来脑机接口技术的关键组成部分——与脊髓损伤、中风、肌萎缩侧索硬化症（渐冻症）等相关，所有这些都旨在恢复人体功能，”APL国家健康使命领域健康技术项目经理Adam Cohen说道。
