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今年5月,匹兹堡大学科研团队进行了一项脑机接口恢复“自然触觉”的试验,他们专门开发了一款交互应用,让志愿者可以通过调整滑块和按钮,自己设置大脑的电刺激参数来模拟触觉。

他们选择了苹果、钥匙、毛巾、吐司和猫,作为虚拟触觉的对象。其中,“猫毛”的测试验证了脑机接口能模拟复杂多维的触觉,志愿者反馈“像是在抚摸猫咪”。

重要的是,试验中不存在真实的物品和动物,患者是在闭眼状态下,微调电刺激参数,让大脑感觉到在“抚摸”并不存在的猫。

脑机接口这部分是通过皮质内微刺激方式,在人类体感皮层中创造定制触觉感知。
皮质内微刺激是将电极植入大脑皮层,通过将微小的电流直接注入大脑皮层,刺激特定神经元,诱发大脑产生特定触觉。
这条侵入式脑机接口的技术路线主要是帮助失去肢体感知的患者(意外失去肢体或瘫痪)重新恢复触觉,但并不排除未来非侵入式手段也能实现部分功能。
“苹果”、“钥匙”、“毛巾”、“吐司”和“猫”被选为触觉测试选项,是因为它们代表多种触觉维度(硬/软、凉/暖、圆/边、平/纹),易于记忆描述,且与神经假体的实用场景相关。

这项试验可以看作是触觉模拟的技术前站。
回到手动定义刺激参数环节,这次试验是给志愿者一个触觉感受目标——比如抚摸猫的感觉,循着这个目标不断调节参数,直到志愿者感受到了“撸猫”触觉,这时的电刺激参数就会被记录下来。
即是通过反复试错调整参数,创建个性化的感觉配置文件。例如,他们可能增加频率仿真毛发纹理,或调整振幅模拟硬度,这就像玩游戏般自主创建感觉。
目前仅是虚拟性测试,闭眼去感受自己调配出的虚拟触觉。但收集到的触觉数据最终会被“无缝整合”到神经假肢中。
我们可以想象这样一个场景:一名截肢患者将要佩戴上假肢,他需先进行脑机接口的虚拟触觉训练,建立自己的各类触觉维度电刺激参数,训练结束后,佩戴假肢,就能像自然手臂触摸任何物品都有对应感受,而不只是一根冰冷的“拐杖”。
另一种场景下,该技术也可扩展到虚拟现实(VR)或增强现实(AR)中, 触摸虚拟世界的物体会产生实际触感。
该试验证实了脑机接口在触觉恢复方面的潜力,说回“撸猫”这件事,目前只是实现接近静态“撸猫”的触感,毕竟猫作为活物,会有更为丰富的触觉反馈维度。
随着技术再进一步,或能让人进行“虚拟撸猫”,这将特别适合孤独症患者或宠物爱好者,让他们轻松撸猫,获得情感满足。