生物工程師改善腦控機械手臂的操作

當一個人使用義肢，特別是心智控制的技術時，完全控制動作變得非常困難，像是觸摸或抓取東西。

來自匹茲堡大學復健神經工程實驗室的生物工程師團隊在一篇新的 《科學》 論文中詳細說明，腦部刺激可以引發觸覺感覺，這樣使用者就能更容易地操作心智控制的機器手臂。

抓取和轉移時間減半

這個團隊進行了一個實驗，顯示補充視覺與人工觸覺感知可以將抓取和轉移物體的時間減半。從20.9秒的中位數時間降到10.2秒。

珍妮佛·科林格 (Jennifer Collinger) 是共同資深作者，也是匹茲堡大學物理醫學與復健系的副教授。

科林格說：「在某種意義上，這是我們希望發生的事情——但也許沒有我們觀察到的那麼明顯。肢體和手的感覺反饋對我們日常生活中的正常活動非常重要，當這種反饋缺失時，人們的表現會受到影響。」

研究參與者

這項研究的參與者是內森·科佩蘭 (Nathan Copeland)，他成為第一個在大腦的運動皮層和處理身體感覺信息的體感皮層中植入微小電極陣列的人。

這些電極陣列讓他能夠用心智控制機器手臂並接收觸覺感知，這也類似於神經迴路的運作方式。

科佩蘭說：「我已經非常熟悉刺激產生的感覺和在沒有刺激的情況下執行任務。雖然這種感覺不是‘自然的’——它感覺像壓力和輕微的刺痛——但這從來沒有困擾我。沒有任何時候我覺得刺激是我必須習慣的東西。執行任務時接受刺激就像花生醬和果醬一樣自然。」

科佩蘭因為一場車禍而使他的手臂使用受到限制，因此他參加了一項測試感覺運動微電極腦機介面 (BCI) 的臨床試驗。他植入了由黑岩微系統 (Blackrock Microsystems) 開發的四個微電極陣列。

BCI 操作員經歷了一系列測試，需要將幾個物體從桌子上撿起並轉移到一個升高的平台上。通過電刺激提供觸覺反饋，使參與者的任務完成速度是沒有刺激時的兩倍。

羅伯特·岡特 (Robert Gaunt) 是共同資深作者，也是匹茲堡大學物理醫學與復健系的副教授。

岡特說：「我們不想通過去除視覺感知來限制任務。當即使是有限和不完美的感覺被恢復時，人的表現會顯著改善。我們在讓感覺更真實和將這項技術帶入人們的家庭方面還有很長的路要走，但我們越接近重建正常的腦部輸入，情況就會越好。」