加州理工首次利用微电极刺激大脑产生自然感觉

功能性核磁共振成像（fMRI）被用来加亮选择躯体感觉皮质的植入位点。被植入该区域的电极能够刺激神经元，使瘫痪的人产生手臂被挤压或轻拍的身体感觉。

通过一组微小的电极刺激脑部的某一区域，加州理工学院的科学家们首次在瘫痪患者的手臂上引起了自然感觉。瘫痪患者由于脊髓高度损伤，无法移动肢体，也无任何直觉。这项研究在将来有可能让瘫痪病人通过植入假肢的感受器，感受到身体的反馈。

这项研究在理查德?安徒生（RichardAndersen）实验室完成。他是JamesG.Boswell神经学教授、T&CChen脑机接口研究中心主席兼负责人。一份描述该研究的论文发表于4月10日出版的《eLife》上。

躯体感觉皮质（somatosensorycortex）是大脑中管理身体感觉的带状部分，身体感觉包括本体感觉（运动的感觉或身体的空间位置）和皮肤感觉（诸如像压力、振动、触觉等）。在这项新研究之前，神经植入器主要把类似的脑区域作为目标，产生诸如手部刺痛或发麻的感觉。安徒生实验室的植入器能够通过皮质内刺激产生更多自然感觉，与患者受伤前所体验到的感觉类似。

患者三年前脊髓受损，从肩部以下开始瘫痪。两组微小的电极通过手术被植入到了他的躯体感觉皮质中。通过电极，研究者们用很小的脉冲电流刺激这一区域的神经元。参与者们反映，感受到了诸如挤压、轻拍、向上运动等不同的自然感觉。此外，随着电脉冲的频率、振幅和刺激位置的变化，所产生感觉的类型、强度和位置也有所不同。这是人们首次通过皮质内神经刺激成功产生出自然感觉。

“非常有趣。”参与研究的人如此描述这种感觉，“有许多诸如拧捏、挤压、运动的感觉。希望这项研究在将来能给予别人帮助。”

尽管不同类型的刺激确实能带来不同的感觉，但神经编码与身体感知之间的具体对应关系还不清楚。在未来的研究中，研究者们希望通过确定电极植入的准确方式，使脑中躯体感觉皮质区域受到刺激产生出特定的感觉，编写出电极刺激与身体感觉之间关系的对应词典。

根据安徒生所说，接下来的主要工作是通过目前的神经修复学完善这项科技。在2015年，安徒生实验室发明了脑机接口（BMIs），它可将假臂与植入脑部控制意向区域的电极连接起来。如此，瘫痪病人可以使假体机械手臂伸出，抓住杯子，并将杯子拿到嘴边喝水。将假肢与躯体感觉皮质相连能产生双向脑机接口，能使瘫痪病人通过假肢再次获得感觉。

“目前唯一可让神经修复学使用的反馈是视觉，意味着参与者可以看着大脑控制的义肢操作，并作出矫正。”安徒生说，“然而，一旦物体被抓住，只有通过躯体感觉信息才能巧妙地操纵这个物体。而且，产生刺激的躯体感觉还可能促进真实体感的产生，例如，随着穿戴时间的增加，参与者会能够渐渐感觉到义肢成为自己身体的一部分。”