自从十多年前内森·科普兰在一次车祸中摔断了脖子后，他的腿和手就一直不能动了。但是现在科学家们已经在他的大脑中植入了四个芯片，科普兰可以用他的大脑控制一个机械臂，并在有人触摸它的手指时进行感觉。这是神经植入物首次通过直接**大脑的方式，让人通过假肢感受到触觉。

“感觉好像我的手指被碰了一下或者被推了一下。”

“效果很好，”科普兰在匹兹堡大学医学中心（UPMC）发布的一段视频中说这项成果发表在今天的《科学转化医学》杂志上，它可以帮助科学家们**出假肢，这种假肢与我们抓握、抓取和挤压物体时，身体将触觉和运动结合起来的方式近似。

科普兰18岁时的生活发生了变化。在一个下雨的夜晚，他开车回家去宾夕法尼亚州的邓巴，突然转弯太快了。他的安全带从停泊处扯下来，撞车伤了他的脊髓，导致他胸部以下瘫痪。他可以举起手腕，但他的手指失去了很多感觉，动不了。2015年，科普兰27岁时，匹兹堡大学医学中心的科学家在他的大脑中植入了四个微型电极阵列。其中两个阵列进入控制运动的大脑区域，称为运动皮层。这使得科普兰可以通过思考来控制机械臂(机器人手臂是实验室的一部分，而不是附在科普兰的身体上。）

大脑对假肢运动的控制是惊人的，但是这个研究小组和其他人以前也做过。今天的研究不同于以前的研究，它包含了另一个大脑区域。事实上，研究人员在科普兰大脑中负责感觉的部分（称为感觉皮层）植入了另外两个阵列，每个阵列只有16平方毫米的电极。

Courtesy of UPMC/Pitt Health Sciences

研究小组利用脑成像技术精确地找出了将电极**感觉皮层的哪一部分。当科普兰的手指被棉签抚摸时，他们观察大脑的活动；当他观看其他人的手指被抚摸的视频时，当他想象有人抚摸他的每一根手指时。这些图像一起构成了一张地图，告诉研究人员在哪里植入电极。这些电极通过**科普兰头骨插座的电缆与外部电脑相连。计算机依次与机械臂中的传感器相连。当有人触摸其中一个机器人手指时，传感器会将信息传递给计算机，然后计算机会告诉电极击打科普兰的感觉皮层。

科普兰花了整整一个月的时间才开始感觉到除了右臂刺痛之外的任何东西。这是因为研究人员不知道这个系统的工作情况如何，所以他们开始用极低水平的电流**科普兰的大脑——随着时间的推移，电流强度逐渐增加。”匹兹堡大学的生物工程师、这项研究的合著者珍妮弗·柯林格说：“当它真的如预期的那样开始工作时，这是一个很大的解脱。”。在研究持续的六个月里，它一直在工作。

电极**了科普兰的感觉皮层

凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的生物医学工程师博卢•阿吉博耶（Bolu Ajiboye）没有参与这项研究，他说，这些结果令人印象深刻，是开发下一代假肢所急需的一步。未来，这项技术将有助于设计假肢，假肢可以根据物体自动调整抓地力——就像我们的身体在抓鸡蛋时本能地做的那样，比如说抓门把手。”我们不谈论运动的这一部分，但要真正能够自然地运动，你需要感觉反馈，”他说想想抱一个新生儿。如果你没有感觉反馈，你就不知道抱孩子时要用多少力量。”

虽然今天的研究是一个很大的进步，但是在研究实验室之外的瘫痪患者将需要一段时间才能使用大脑植入物来通过假肢感觉到触觉。科学家们仍然没有完全理解感觉皮层的电**是如何与触觉相对应的。因此需要更多的研究。”匹兹堡大学的神经生理学家、这项研究的合著者安德鲁·施瓦茨说：“感官方面的科学非常初级。”。

“如果你没有感觉反馈，你就不知道要用多少力量”

植入物本身仍在接受美国食品药品监督管理局（Food and Drug Administration）的评估，该局必须批准新的医疗设备(根据FDA的豁免，研究人员被允许将其用于临床研究，但他们必须每年不断申请延期。）研究人员还需要找出一种方法，将电缆、电线和机械臂整合到患者体内。现在，手臂是分开的，电缆是巨大的，系统需要大的，桌面电脑。

至于科普兰，他有一个清晰的视觉逼真的假肢，无缝集成的感觉和运动-因为他以前见过一个卢克·天行者的手被砍掉了，第二天他有了一个机器人。他们在刺，他说，‘是的，我能感觉到。他在视频中说：“很好，他甚至一个节拍都没有错过。”那可能是另一个人——甚至在不远的将来。”

视频由UPMC/皮特健康科学公司提供。