近日，在《科学》杂志上发布的一项研究表明，当四肢瘫痪的病人用意念控制机械手臂时，机械手臂可向这个人的大脑提供直接的触觉反馈。这极大地改善了瘫痪病人的假肢功能，使病人能够快速完成一个动作，例如将水从一个杯子倒入另一个杯子。
35岁的科普兰来自美国宾州费耶特郡的邓巴镇。在他18岁时发生了一场车祸，导致他脖子以下的部位都无法移动。自2014年以来，他一直自愿参与匹兹堡大学康复神经工程实验室的一项研究。
研究人员在科普兰的大脑中植入了微小的电极。两套88根电极，一根发丝的宽度排列成“阵列”，类似于细毛刷，并深入到大脑的运动皮层，该运动皮层指导运动。他现在已经学会了通过脑—机接口控制机械臂的运动。
近日，在《科学》杂志上的一篇论文中，匹兹堡实验室的一个生物工程师给予了详细介绍。研究团队使用双向脑—机接口，记录运动皮层的神经活动，并通过皮质内对体感皮层的微刺激产生触觉感觉。当科普兰收到来自人工肢体的触觉反馈时，他可以通过意念操控机器手臂。这是通过他的体感皮层中的电极传递的，体感皮层是大脑中处理身体感觉信息的区域。
在实验中，科普兰可以把不同大小的管子、球体、杯子等东西从桌子上移到一个高台上。他用手臂抓取并移动物体的时间减少了一半，从20.9秒减少到10.2秒。他说：“这种感觉增强了我的信心，我知道我确实抓住了这个物体，并可以抬起它。”
他说：“我是世界上第一个在感觉皮层中植入电极阵列的人。它们（电极）可以直接刺激我的大脑。”“我感觉好像来自我自己的手。”
“虽然这种感觉并不自然，就像是一种稍带压力的轻微触痛，但这没有关系。”他说，“我觉得触痛是我必须习惯的感觉，做试验时有点触痛感很正常。”随着研究的推进，越来越多的电极被用来模拟他右手的食指、无名指和小指。
目前，匹兹堡团队正在测试科普兰用机械臂抓取物体时，控制压力的能力。实验包括让病人拿起一个虚拟鸡蛋。如果握力过大，试验的管子就会断裂。
该论文的共同作者、物理医学和康复系副教授珍妮弗?科林格说：“这就是我们所期待的，但还没有完全达到预期。这确实提高了病人抓取物体的能力。”
该团队希望进一步完善假肢，科林格说，我们“不想只在实验室中进行科学实验”，更希望机器人系统能用于那些失去手臂功能的人在家里使用。也许可以将其与其它技术结合起来，通过刺激受试者手臂的肌肉或神经来恢复功能。
