即使长期接触后,仿生接触大脑不重新映射

神经科学和工程的进步产生巨大的希望卢克Skywalker-like假肢:机械设备几乎与人类的肢体。解决这一挑战的关键是设计设备,不仅可以与用户的操作自己的神经活动,但是也可以精确地接收和传递感官信息给用户。

芝加哥大学的一项新研究神经学家和查尔莫斯理工大学,12月22日发表在《华尔街日报》细胞的报道,强调这将被证明是非常困难的。在一群三个科目的四肢已经neuromusculoskeletal所取代假体四肢,研究者发现,即使使用设备的一整年,参与者的主观的感觉从来没有转移到匹配的位置触摸传感器假肢设备。

稳定的触摸感觉凸显了限制在神经系统的适应能力不同的感官输入。

三个参与者above-elbow截肢是配备了高科技实验鼠上直接肱骨骨。用户可以控制假肢器官由于信号收到剩余的手臂肌肉植入电极,并得到了感官的反馈通过另一组植入电极。传感器位于假拇指触发神经的刺激,从而引起了触觉。

然而,由于神经的组织本质上是任意的,外科医生不能确定电极的位置是否会生成一个感觉在拇指上的正确的位置。在这项研究中,假用户没有报告感觉拇指上的感觉,而是在另一只手的位置,比如他们中指或手掌。

参与者然后穿着假肢每天超过12小时,每一天,用它来操纵对象在他们的日常生活一年多了。

”与当前神经电极的一个问题是,你不能告诉在植入手术的哪一部分神经对应什么感觉,所以电极并不总是完全的土地位置匹配的神经假肢手的位置传感器,”主要作者和开发人员说neuromusculoskeletal假肢,马克斯·奥尔蒂斯加泰罗尼亚人,博士,副教授查尔默斯大学仿生学技术和仿生学和疼痛研究中心主任在哥德堡,瑞典。

“我们希望,因为患者抓住对象和感觉手中的感觉在别的地方,整天和几个月的每一天,大脑将解决不匹配将感知到的感觉经验,”他继续说。

尽管能够观察它们的手与物体相互作用时,没有一个用户曾报告说,他们觉得拇指上的感觉,而是感觉坚持在同一地区,它最初的感受。

“每一天,一年,这些受试者看到他们的假拇指触摸的东西,觉得在一个不同的location-sometimes靠近拇指,但不是——感觉从未变化。甚至有点,”资深作者Sliman Bensmaia,博士,詹姆斯和卡伦弗兰克家庭UChicago生物的生物学和解剖学教授。

这些结果挑战主流教义关于大脑可塑性跟踪边缘损失。许多人相信大脑容量高重组本身失去感觉输入后,拉拢现有的未使用的脑组织用于其他目的。

“有这个想法,神经系统是塑料,所以如果你看到一个不匹配你所看到的你的感受,这是一个很好的机会神经重新映射,“Bensmaia说。“例如,如果两个手指缝在一起,看看大脑中的代表,他们似乎已经合并。”

“但我认为,这个想法被大大高估了。不像你重组一个房间,更像你只是听到回声弹在一个空房间,”他继续说道。“你可能得到一些重叠的感觉从相邻的四肢,但这只是因为大脑的区域,用来应对感觉是空的,和周围的神经元激活它会导致一个回声空虚。”

这项研究突出知道确切位置的重要性将电极植入感官阵列时对病人使用这些类型的实验鼠,似乎不太可能,大脑能够进行大量的调整如何感知感觉输入。“这意味着你必须做对了,”Bensmaia说。“这里没有从头来过。”