约翰·霍普金斯大学研究者使用脑机接口让患者感受到全息物体
发布时间：2021-07-16
作为探索神经复用(neural multiplexing)和脑机接口(BCI)实现的新感知模式研究的一部分，约翰·霍普金斯大学(Johns Hopkins University)的研究人员展示了通过在混合现实环境中整合神经刺激来“感受”(“感觉”)虚拟物体的能力。
这项研究的参与者，Robert "Buz " Chmielewski——他之前通过脑机接口同时控制了世界上最先进的两个假肢，并使用大脑信号控制这两个假肢来喂自己，现在他又证明了虚拟触觉的能力。
“所有生物都完全依赖于它们的感觉器官来感知周围世界的信息，” 约翰·霍普金斯应用物理实验室(APL)的人类和机器智能项目管理者Mike Wolmetz 解释说。“BCI 创造了一种直接感知信息的新途径，其方式不受我们特定感觉器官的限制、过滤等。
“这个演示给我们提供了一个非常早期的迹象，表明在不久的将来，神经接口可能会从根本上改变我们与技术互动的方式，以及感知自然和数字环境的方式。”
来源:约翰·霍普金斯大学APL
这项研究是由美国国防高级研究计划局(DARPA)资助的神经增强行动(NEO)项目的一部分，旨在研究神经多路复用：大脑在多大程度上可以通过感官和肌肉完成典型的感知和控制，同时通过脑机接口进行感知和控制。操作者能否用自己的手和感官与计算机进行交互，同时用大脑感知和控制其他通道或维度？
“现在，我们专注神经多路复用的极端版本，看看是否有可能让不同的信号进入或来自大脑的相同区域，并且仍然能够解释所有这些信息并以一种有用的方式对其采取行动，”该项目的神经工程研究员的Luke Osborn说。“在这里，我们正在研究当神经刺激是混合现实的一部分时，大脑的感觉运动区域如何成功地工作。”
研究参与者Chmielewski在17 岁时遭受了脊髓损伤，被诊断为不完全四肢瘫痪，手臂和手部保留了一些运动功能和感觉能力。2019 年，约翰·霍普金斯医院(Johns Hopkins Hospital)接受了12个小时的脑部手术，成为第一个在大脑的两个半球植入慢性微电极阵列的研究参与者。
约翰·霍普金斯医院物理医学和康复部主任、NEO联合调查员PabloCelnik说:“Buz 拥有最先进的神经植入物，手臂和手部上保留了大量的感觉和控制功能。
这个团队已经组装了一个被称为“Buz的游乐场”的东西，包括Holo Lens和平板电脑，在那里他会提出新的任务和概念来尝试。APL的NEO首席研究员Francesco Tenore表示:“我们已经能够和他一起快速实施和测试这些想法。因此，该团队一次偶然的发现，发现了通过神经刺激可能产生的新感知模式的初步线索。”
第一个新模式是NEO团队所称的“虚拟感知”。“这里，作为一系列多路复用和虚拟感知研究的一部分，Buz实际上能够以与任务相关的方式触摸和感觉不同的全息物体——通过Holo Lens看到和操纵的虚拟物体。”NEO技术负责人Matthew Fifer说。
该团队在与Buz 的合作中一直专注于增强触觉感知，但Wolmetz 指出，这种可能性可能远远超出了触觉。“就目前的模式而言，增强视觉和听觉在某种程度上是可行的——我们都可以在混合现实中看到和听到。触摸有一些非常不完美的方法（例如触觉手套），我们正试图从根本上改进它们。例如，我们目前无法获得嗅觉、味觉或本体感觉。直接的神经输入可以改变这一切。”
Chmielewski 将于6 月25 日星期五在北美神经调节协会和2021 年神经接口联合会议上讨论他在BCI 的冒险经历。
参考：
来源：脑机接口社区
