2016年10月13日

首先，大脑计算机接口有助于瘫痪的男人再次感觉

想象一下，发生的事故使您无法感受到手臂和手指的感觉。现在，想象一下，十年后，通过直接连接到大脑的心灵控制的机器人手臂重新获得这种感觉。

这就是28岁的内森·科普兰（Nathan Copeland）退出脑外科手术后经历的，并与匹兹堡大学和UPMC研究人员开发的脑电脑界面（BCI）相连。在今天在线发布的一项研究科学翻译医学，由Robert Gaunt博士领导的专家团队，助理教授物理医学在皮特（Pitt）进行的康复，这是在人类中首次证明的一种技术，该技术使科普兰先生能够通过他用大脑控制的机器人手臂体验触摸的感觉。

“这项研究中最重要的结果是，感官皮层的微刺激可以引起自然感觉，而不是刺痛，” PITT School的神经生物学杰出教授兼系统神经科学主席Andrew B. Schwartz博士医学，匹兹堡大学脑研究所的成员。“这种刺激是安全的，诱发的感觉在几个月内都是稳定的。仍有大量的研究需要进行，以更好地了解帮助患者做出更好运动所需的刺激模式。”

这不是Pitt-UpMC团队在BCI上的首次尝试。四年前，皮特物理医学与康复系助理教授詹妮弗·柯林格（Jennifer Collinger）博士学位，VA匹兹堡医疗保健系统的研究科学家，该团队展示了一个BCI，帮助Jan Scheuermann帮助了Jan Scheuermann，他已经有了Jan Scheuermann四肢瘫痪是由退化性疾病引起的。Scheuermann用心灵控制的机器人手臂喂食巧克力的视频在世界范围内看到。在此之前，蒂姆·海姆斯（Tim Hemmes）在一次摩托车事故中瘫痪，与女友伸出手。

但是，我们的手臂自然移动和与周围环境互动的方式不仅仅是思考和移动正确的肌肉。我们能够通过触摸来区分一块蛋糕和苏打水，比罐子更轻轻地拿起蛋糕。我们从接触感中获得的持续反馈至关重要，因为它告诉大脑在哪里移动和多少。

对于Gaunt博士和研究团队的其他成员来说，这是BCI的下一步。当他们寻找合适的候选人时，他们开发并完善了他们的系统，以使机器人臂的输入通过植入控制手移动和触摸的神经元所在的大脑中的微电极阵列传输。由BlackRock Microsystems开发的微电极阵列及其控制系统以及由Johns Hopkins University的Applied Physics Lab建造的机器人臂，形成了所有难题。

在2004年冬天，住在宾夕法尼亚州西部的科普兰先生在夜间在雨天的天气里开车，当时他发生车祸，折断了脖子并受伤了，他的脊髓受伤，使他四肢瘫痪，从上胸部下来，无法感觉到或移动他的下臂和腿，需要在他的所有日常活动中提供帮助。他今年18岁，在大学一年级，攻读纳米改造学位，在高中学习高级科学课程之后。

他试图继续学习，但健康问题迫使他搁置学位。他一直忙于参加匹兹堡日本文化协会的音乐会和志愿服务，这是一家非营利组织，围绕日本动漫卡通艺术举行了会议，库普兰先生在事故发生后变得感兴趣。

事故发生后，他已经参加了愿意参加临床试验的患者注册表。将近十年后，皮特研究小组询问他是否有兴趣参加实验研究。

在他通过了筛选测试后，内森（Nathan）去年春天被带入手术室。研究共同投资者和UPMC神经外科医师伊丽莎白·泰勒·卡巴拉（Elizabeth Tyler-Kabara），医学博士，博士，皮特医学院神经手术系助理教授，植入了四个微型微电极阵列，每个阵列每个大约是Nathan大脑中衬衫纽扣的大约一半。在手术之前，使用成像技术来识别谷轮先生大脑中的确切区域，与他的每个手指和手掌中的感觉相对应。

科普兰先生在手术后大约一个月说：“我几乎可以感觉到每只手指的感觉，这真是一种奇怪的感觉。”“有时候感觉是电气的，有时甚至是压力，但是在大多数情况下，我可以精确地告诉大多数手指。感觉就像我的手指被触摸或推了。”

泰勒·卡巴拉（Tyler-Kabara）博士解释说，目前，谷轮先生无法确定某种物质是冷还是冷的，但他可以在某种程度上感到压力并区分其强度。

PITT物理医学和康复教授Michael Boninger，Michael Boninger，以及UPMC卫生服务部急性护理后的高级医学总监，他叙述了Pitt团队在里程碑之后如何实现里程碑，这是从对大脑的基本了解中的基本理解处理感官和运动信号以将其应用于患者

“慢慢但可以肯定的是，我们一直在向前推进这项研究。四年前，我们证明了对运动的控制。我们如何使机器人手臂允许其用户通过内森（Nathan）的敬业工作感到。