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鈦媒體4月23日消息，巴特爾紀念研究所 (Battelle)和俄亥俄州立大學韋克斯納醫學中心的科研團隊發布最新研究成果，他們使用腦計算機接口（brain-computer interface，以下簡稱「BCI」）系統進行人體實驗，在經過反覆驗證後，最終，科研人員成功幫助嚴重脊髓損傷患者的恢復了手部觸覺功能。在不需要借助自身手臂力量的情況下，可讓脊髓損傷患者直接手拿咖啡杯，輕松實現「打開房門把手」等動作。
據悉，該研究成果剛剛發表在生命科學期刊《Cell》（細胞）雜誌上。
本論文第一作者，Battelle首席科學家帕特裡克·甘澤（Patrick Ganzer）通過郵件方式對鈦媒體表示，這是全球首個利用腦機接口直接恢復觸覺的人體實驗研究。新的研究成果表明，腦機接口技術可以幫助患有嚴重脊髓損傷的人（參與者）恢復運動和觸覺功能。
伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart）在進行腦機接口實驗
與在小鼠等動物長進行腦機接口實驗不同，Battelle團隊更進一步，他們直接在人體中進行相幹實驗，最終獲得成果。
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參與這項人體實驗的患者是28歲的伊恩·伯克哈特（Ian Burkhart），他患有嚴重的脊髓損傷。2010年，伯克哈特在度假中因潛水事故而折斷了腰椎，胸部以下癱瘓，手筆沒有任何知覺。出事之後，伯克哈特一直癱瘓在病床上無法活動，需要在他人照顧下生活。
2014年，伯克哈特參與了Battelle團隊發起的一個NeuroLife腦機實驗項目。該項目旨在利用BCI實驗，來恢復脊髓損傷患者體內的意識感知功能，希望讓伯克哈特恢復癱瘓之前的美好時光。
實際上，在該項目成立兩年後的2016年，Battelle科研團隊已經利用BCI技術，讓伯克哈特通過「意念操控」的方式來抓住實物。
這在當時引起了巨大轟動，相幹成果也發表在知名科學期刊《Nature》（自然）雜誌上，是全球首份腦機接口實驗研究。
當時的科研人員，首次利用植入式腦機接口，讓伯克哈特通過「意念操控」方式來抓住實物。他們繞開了脊髓部位，直接用腦機接口方式刺激其肌肉，以所需的方式進行移動，最終讓伯克哈特能夠完成打開門把手等日常動作。
值得一提的是，這一研究成果今年在國內也已經實現。1月16日，浙江大學對外宣布了「雙腦計劃」科研成果，植入電極的義工可以利用大腦運動皮層信號精準控制外部機械臂與機械手實現三維空間的運動。
相比於Battelle於2016年發表的科研成果，如圖所示，浙大的實驗使用了機械臂，更好的讓患者進食。
不過，甘澤告訴鈦媒體，盡管當時用「意念方式來操控大腦動作」的想法是非常不錯的，也是可行性實驗，但是，這一研究對於患者傷害是比較大的。「由於缺乏感官反饋，伯克哈特至今都覺得自己的手很陌生。」
甘澤認為，觸感對於嚴重脊髓損傷患者來說，是十分重要的，因為觸摸感或讓患者不再長期使用腦機接口做動作，而是逐漸脫離機器束縛，使用模擬訓練方式，恢復到脊髓損傷之前的狀態，或和正常人一樣做日常動作。
因此，與2016年所發表的內容不同，本次發表的實驗成果，是要去成功恢復患者的手部觸覺功能，在不需要借助自身手臂力量的情況下，可讓脊髓損傷患者直接完成動作。
那麼，他們究竟是如何做到幫助患者不用「意念」，直接手拿咖啡杯的？
甘澤表示，在經歷多次實驗之後，科研團隊驚奇的發現，伯克哈特大腦內竟然有微弱的神經信號。
最終，他們利用BCI系統，實時記錄伯克哈特大腦內活動情況，發送至計算機，然後利用算法對資訊解密，把這一微弱神經信號放大，並將資訊傳遞到他手臂上，激活伯克哈特的手部意識觸覺。而在伯克哈特前臂位置，他們在裝了一個腦機反饋電極套，利用電脈沖技術來觸發伯克哈特的肌肉收縮，幫助他完成大腦中所想到的手部動作，比如直接舉起咖啡杯、刷信用卡、打開房門把手等日常動作。
一般來說，當一個人想要移動他們的手臂（手指）時，這個動作會在大腦內會發出一個信號，在產生意識下，通過脊椎觸及到他們的手，從而完成移動手指的動作。
但Battelle團隊的實驗，更多的是用腦機接口方式替代腦內的信號強弱反饋。從某種意義上說，計算機的作用就像翻譯器一樣，將資訊從大腦傳遞到伯克哈特的肌肉。
甘澤表示，在這項新研究中，伯克哈特除了能更快地操縱和手握物體之外，他對自己「正在控制手部」的感覺也得到了增強。
甘澤說，未來團隊將長期開發一種便捷的BCI系統，包含所需的電極和傳感器，部署到實驗室以外的地方進行使用。並且，這一系統會通過平板電腦控制，算法更加易於使用。也會作為醫療設備，在通過審批之後落地生產。
當被問及該研究是否有遺憾的時候，甘澤對鈦媒體表示，目前該實驗已接近尾聲，只是參與者較少，大都是與伯克哈特一樣的嚴重脊髓損傷患者，未來，他們將擴大參與者範圍進行同等實驗，通過在人群中的廣泛實驗來最終驗證BCI系統是否可以普惠到更多的患者。（本文首發鈦媒體App，作者/林志佳，編輯/趙宇航）
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