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义肢可以如同真实肢体一样被大脑所识别

2018-03-21 23:10:31 来源:爱乐生活热线

让义肢能够如同真正的肢体一样获得大脑的识别是高级假肢设备开发的一个方向。来自伦敦大学的研究人员发现了一个有趣的现象。

对于那些只有一只手的人群来说,大脑的区域能够允许他们识别假肢,就如同它们是真正的手,尤其是对于那些经常使用假肢的人群来说。这项研究发表在了《Brain》上。这为解释大脑如何将假肢当做身体的延伸提供了有力的证明。

“虽然使用假肢对只有一只手来说是非常有利的,但大多数只有一只手的人士不喜欢经常使用义肢,所以了解他们可以更友好的使用非常有价值的,”这项研究的第一作者来自伦敦大学学院认知神经科学研究所的Tamar Makin博士说 。

“如果我么可以说服一个人的大脑,这个人工义肢是真的肢体,我们就可以使得义肢更加舒适并且容易使用。”

这项研究包括32位研究对象,他们只有一只手,其中有半数是天生只有一只手,另一半是由于截肢而只剩了一只手。另外,24位有两只手的正常人作为对照组,其中大多数是有家人或朋友只有一只手。研究人员给参与者展示了假肢的图像(包括他们自己的假肢的照片)以及真实的肢体。利用功能性核磁共振成像(fMRI)对参与者的神经反应进行评估。

在大脑的视觉皮层中,有一个区域可以让人们识别手。与对照组相比,只有一只手的参与者对于假肢图像,在这一区域表现出更强的反应,尤其是在日常生活中使用假肢的人。大脑的这部分区域也对功能性的假肢的图像做出反应,即使看起来不像手,比如钩型的假臂

研究人员还研究了视觉手部选择性区域与感觉运动皮层的连接,这将控制缺失的手。他们发现那些经常使用假肢的人在这两个脑区之间有更好的连接。

“我们的发现表明,大脑对假肢的反应是否与真实的手类部似,关键在于假肢的使用。”研究的第一作者,来自UCL认知神经科学研究所的Fiona van den Heiligenberg说:“因为我们的研究参与者在成年时失去了他们的手,但我们发现我们的大脑在任何年龄都能适应,这与大脑可塑性依赖于生命早期发育的普遍理论相违背。”

研究人员表示,他们的发现提供了一个可能,因为对于将义肢看做身体的一部分,他们没有发现任何明确的神经障碍

“从逻辑上来说,我知道我的假肢不是我的手——它是一种工具,它是一种新的感觉,我接受了它。我使用假肢越多,我就越觉得它变成了我的一部分,”研究参与者Clare Norton说。

“我们认为最大的障碍就是你使用假体的程度,” Makin博士表示。

“对我来说这是很自然的事情,有一只手就是它一直以来的样子。”另一名天生就只有一只手的研究参与者John Miller说,“我认为假肢是我的一部分,我不认为它是一种额外的东西。”

研究人员说,他们的发现可以为指导康复策略和假肢设计提供新的见解,并可能指导其他类型的增强技术。有鉴于此,也许在未来,科学家们可以通过增强现实等技术手段,让假肢成为真正的手。

参考资料:

[1] Brains of People Using Prostheses Thinkof Their Devices as Real Hands

[2] Prosthetic limbs represented like handsin brain

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