其八只手,那不再是梦

原标题:科学家让你拥有“第三只手”,还能让你“灵魂出窍”

一直以来,假肢都是肢体残疾人士恢复正常生活的重要依托。然而,传统的假肢大多只能借由感知残肢的肌肉运动完成一些简单的动作。一方面,这令假肢的佩戴很不舒适;另一方面,对于双手残障的人士而言,尚不够平滑流畅的假肢动作也远未能满足其日常所需。如果能开发一种直接通过“意念”来操控的假肢,这无疑能大大提高上肢残疾者的生活质量。今天发表在《科学》(Science)杂志上的一项研究\[1\],则无疑向着这个目标迈进了一大步。

作者:Ben Coxworth

在此之前,也有过类似的研究,不过这些研究都是在实验动物,比如说猴子\[2\]身上进行,但这一次,加州理工学院理查德·安德森(Richard
A.
Andersen)研究组的科学家们将这种技术移植到了人类身上。为了确保“意念操控假肢”能够适用于残障人士,研究团队特别招募了一名已经高位截瘫达十年的志愿者。

编辑:糖豆

图片 1现年32岁的病人EGS在12年前起颈部以下瘫痪。在加州理工学院这项研究的帮助下,EGS这些年来第一次用自己的“手”给自己递过一杯水。图片来源:Spencer
Kellis and Christian Klaes / Caltech

科学家们在瑞典斯德哥尔摩的卡罗林斯卡医学院(Karolinska Institutet
medical
university)完成了一系列的实验。在实验中,研究者们将一只橡胶仿真假肢放在志愿者手臂旁边,这样他们可以同时看到这三条手臂。为了使志愿者产生拥有假肢的感觉,研究者用两只小刷子分别触摸志愿者右手和假肢的相同部位。

他们首先通过功能性核磁共振(fMRI)找到了患者脑中与手部运动相关的脑区,然后在这些脑区植入了多个微阵列电极(electrode
array),这些微阵列电极可以实时检测相应脑区的活动情况,并且把这些信息实时反馈给计算机。经过一些功能测试之后,研究者相信他们凭借这些采集到的信息已经足以指挥一台机械臂。

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随后,研究者将一只真正的机械臂与计算机连接,在计算机的帮助下,志愿者仅仅依靠想象就操纵机械臂完成了指定任务。从握手到递水、从按搅拌机遥控到“石头剪子布”,志愿者对机械臂的控制正在向真正的“如臂使指”靠近。

图片来源:Henrik Ehrsson

EGS通过意念操纵机械臂给自己从桌上拿喝的。视频来源:Caltech team

这场研究的管理者之一Arvid
Guterstam说:“这时,志愿者的脑海中会产生一种错觉,到底那一只手才是自己的?大家都清楚地知道:只有一只手臂属于自己的身体。但是最终我们惊讶地发现大脑解决这场冲突的结果是:接受这两只右手都是自己的,也就是说,志愿者产生了拥有第三只手的感觉。”

这项新突破为今后的神经义肢技术(neuroprosthetics)提供了很重要的参考,或许有一天,上肢残障人士真的可以拥有能够媲美人手的替代品也说不定呢。

为了证实志愿者对假肢的认可程度,研究学者们用小刀假装刺到假手或者真手中的一个,然后测试其相应的应激程度。结果表明,无论是真手被刺还是假手被刺,志愿者都会表现出相同的压力反应。

(编辑:Calo)

研究学者们希望,这项实验能够对假肢应用研究有所帮助。将来或许这会对中风患者有所帮助,中风患者可能会变的半身不遂,这就使他们虽然瘫痪但依然有一部分的身体还有感觉,所以有可能实现像感知自身肢体一样使用假肢。这也可以帮助那些在工作中需要多项兼顾的人们,比如救火时的消防员,医院里的护工等。

参考资料:

  1. Tyson Aflalo, et. al. (2015). “Decoding motor imagery from the
    posterior parietal cortex of a tetraplegic human”. Science. VOL 348:
    906–910.
  2. 用意念控制并感受虚拟手臂

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文章题图:hagaren.jp

 

 

 

 

 

中风患者虽然瘫痪但依然有一部分的身体还有感觉,这项研究有可能帮助患者像感知自身肢体一样使用假肢。图片来源:pixabay

科学家不仅让你拥有“第三只手”,还能让你“灵魂出窍”。

在早前卡罗林斯卡医学院的一场相关研究中,研究者宣称:他们使测试者产生了“灵魂出窍”的感觉,属于自己的身体仿佛不是本身的那具,而是测试中的其他身体(模特,或是另外一位测试者的身体)。目前,我们还在等待这项研究的后续结果,看实验结果是如何达到的,以及是否被证实。

负责此项研究的Henrik
Ehrsson解释了这项研究的用途:“如果我们搞清楚大脑如何产生对自己身体的控制感,那么我们将从中学会对人造躯体、虚拟身体的控制方法,甚至可以创造‘将两人身体互换’这一神奇体验(移魂换体?)。”

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图片来源:电影《大都会》剧照。

到目前为止,他发现在科学家发现当二人外表或性别不同时,也能产生这种错觉。然而,我们还不能将自己看成是非人(形)的物体,如椅子或大木块。而在一场正在进行的机器人相关项目中,研究者们正在尝试是否能将测试者的“感知身体”缩小到芭比娃娃的大小。

题图来源:Henrik Ehrsson

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