盖世汽车讯 脑机接口是一种设备，可以使大脑的电活动与外部设备（如计算机或机器人肢体）直接通信，从而使人们能够用思想控制机器。目前，这项技术在很大程度上仍处于实验阶段，但对于脊髓损伤或截肢的病人来说，它带来了巨大的希望。通过在大脑神经元和外部来源之间传递电生理信号，将想法转化为行动可以帮助他们重新获得对肢体的控制和感觉。

（图片来源：佛罗里达大西洋大学）

然而，由于问题的复杂性，借助辅助设备以自然的方式恢复运动控制和感觉，仍然是一项科学难题，例如完全了解和恢复无数种明显不同的触觉感受，如物体摩擦、湿度、温度和疼痛等。此外，失去握力、压力和其他感觉的累积效应，不仅让假手难以控制，而且使其感觉像是身体的不自然延伸，与人类互动的能力有限。

通过神经接口传递触觉感受的主要挑战之一是，从触觉传感器到电刺激参数的映射。神经假体领域还有许多需要学习的地方，因为在监管、伦理和财务限制方面仍然存在相当大的挑战。

据外媒报道，佛罗里达大西洋大学（FAU）工程与计算机科学学院的研究人员与FAU的Charles E. Schmidt科学学院和Charles E. Schmidt医学院，以及犹他大学（The University of Utah）合作，开发出新型生物混合神经假肢研究平台，其中包括灵巧的人工手与生物神经网络电接口。

这项研究结果表明，这种生物混合神经假手模型的机械和神经元行为对不同的神经刺激编码方法很敏感，可以将机械触觉整合到假手的运动控制中。这一发现开启了未来使用生物混合研究平台探讨神经界面的可能性，同时充分减少人类面临的风险。最终，这可能有助于更好地理解复杂的触觉感受，这是实现精细的手部控制所必需的。

FAU海洋和机械工程系教授、FAU Siles-Nicholson脑研究所成员Erik Engeberg博士表示：“到目前为止，很少有肢体缺失的人使用双向神经假手。此外，关于探索触觉反馈的不同电刺激编码方法对运动控制的影响，这方面的研究很少，由此对相关进展构成了瓶颈。我们的生物混合假手模型可用于研究实现灵巧控制人工手的最佳方法。

该团队利用生物混合模型，探讨皮质神经元如何通过临床前研究平台感知机械触觉。研究人员利用机械指尖的触觉感受，通过快速适应或缓慢适应的编码模型，对多通道微电极阵列中的神经元进行了仿生刺激。从输出电极记录的诱发神经元活动被解码以控制机械手。

研究结果表明，生物神经网络具有快速适应和缓慢适应模式的功能专门化能力，这表现为就触觉编码方法而言生物混合手的机械行为显著不同。此外，当向生物神经网络提供触觉反馈时，卷积神经网络能够区分快速适应或缓慢适应的编码方法，准确率接近98%，体外平均时间为3天。Engeberg表示：“通过难以对人类受试者进行评估的可控方式，这些新算法的权衡可以直接系统地进行比较，从而能够在人体实验之前识别出更好的算法。”

这种生物混合手模型可以提供一个物理试验台，以评估各种感觉编码和运动解码算法之间的相互作用。此外，独特的试验台有助于实施和评估新的生物启发控制算法。FAU工程与计算机科学学院院长Stella Batalama博士表示：“开发现实的临床前神经接口模型具有重要价值。这可以减少对人类受试者带来的风险，降低研究成本，使进行神经假肢研究的机会进一步普及化，并减轻因遵守监管要求而产生负担。克服障碍以实现这一目标可能会对全球残疾人产生深远的影响。”