功能性核磁共振成像（fMRI）被用來加亮選擇軀體感覺皮質(zhì)的植入位點(diǎn)。被植入該區(qū)域的電極能夠刺激神經(jīng)元，使癱瘓的人產(chǎn)生手臂被擠壓或輕拍的身體感覺。

通過一組微小的電極刺激腦部的某一區(qū)域，加州理工學(xué)院的科學(xué)家們首次在癱瘓患者的手臂上引起了自然感覺。癱瘓患者由于脊髓高度損傷，無法移動肢體，也無任何直覺。這項(xiàng)研究在將來有可能讓癱瘓病人通過植入假肢的感受器，感受到身體的反饋。

這項(xiàng)研究在理查德?安徒生（RichardAndersen）實(shí)驗(yàn)室完成。他是JamesG.Boswell神經(jīng)學(xué)教授、T&CChen腦機(jī)接口研究中心主席兼負(fù)責(zé)人。一份描述該研究的論文發(fā)表于4月10日出版的《eLife》上。

軀體感覺皮質(zhì)（somatosensorycortex）是大腦中管理身體感覺的帶狀部分，身體感覺包括本體感覺（運(yùn)動的感覺或身體的空間位置）和皮膚感覺（諸如像壓力、振動、觸覺等）。在這項(xiàng)新研究之前，神經(jīng)植入器主要把類似的腦區(qū)域作為目標(biāo)，產(chǎn)生諸如手部刺痛或發(fā)麻的感覺。安徒生實(shí)驗(yàn)室的植入器能夠通過皮質(zhì)內(nèi)刺激產(chǎn)生更多自然感覺，與患者受傷前所體驗(yàn)到的感覺類似。

患者三年前脊髓受損，從肩部以下開始癱瘓。兩組微小的電極通過手術(shù)被植入到了他的軀體感覺皮質(zhì)中。通過電極，研究者們用很小的脈沖電流刺激這一區(qū)域的神經(jīng)元。參與者們反映，感受到了諸如擠壓、輕拍、向上運(yùn)動等不同的自然感覺。此外，隨著電脈沖的頻率、振幅和刺激位置的變化，所產(chǎn)生感覺的類型、強(qiáng)度和位置也有所不同。這是人們首次通過皮質(zhì)內(nèi)神經(jīng)刺激成功產(chǎn)生出自然感覺。

“非常有趣。”參與研究的人如此描述這種感覺，“有許多諸如擰捏、擠壓、運(yùn)動的感覺。希望這項(xiàng)研究在將來能給予別人幫助。”

盡管不同類型的刺激確實(shí)能帶來不同的感覺，但神經(jīng)編碼與身體感知之間的具體對應(yīng)關(guān)系還不清楚。在未來的研究中，研究者們希望通過確定電極植入的準(zhǔn)確方式，使腦中軀體感覺皮質(zhì)區(qū)域受到刺激產(chǎn)生出特定的感覺，編寫出電極刺激與身體感覺之間關(guān)系的對應(yīng)詞典。

根據(jù)安徒生所說，接下來的主要工作是通過目前的神經(jīng)修復(fù)學(xué)完善這項(xiàng)科技。在2015年，安徒生實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了腦機(jī)接口（BMIs），它可將假臂與植入腦部控制意向區(qū)域的電極連接起來。如此，癱瘓病人可以使假體機(jī)械手臂伸出，抓住杯子，并將杯子拿到嘴邊喝水。將假肢與軀體感覺皮質(zhì)相連能產(chǎn)生雙向腦機(jī)接口，能使癱瘓病人通過假肢再次獲得感覺。

“目前唯一可讓神經(jīng)修復(fù)學(xué)使用的反饋是視覺，意味著參與者可以看著大腦控制的義肢操作，并作出矯正。”安徒生說，“然而，一旦物體被抓住，只有通過軀體感覺信息才能巧妙地操縱這個物體。而且，產(chǎn)生刺激的軀體感覺還可能促進(jìn)真實(shí)體感的產(chǎn)生，例如，隨著穿戴時間的增加，參與者會能夠漸漸感覺到義肢成為自己身體的一部分。”