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手指假体为脑部健康提供线索

导读在瑞典和研究人员的合作中,其目的是分析大脑如何从虚拟假体触摸体验中解释信息,虚拟假体触摸是由具有人工感觉的假肢创造的。结果出乎意料

在瑞典和研究人员的合作中,其目的是分析大脑如何从虚拟假体触摸体验中解释信息,虚拟假体触摸是由具有人工感觉的假肢创造的。结果出乎意料地是一种测量大脑健康的新方法。

“我们能够以非常精确和详细的方式衡量神经网络之间的合作。瑞典隆德大学的神经科学研究员HenrikJörntell说,当新信息传入时,我们还可以看到整个网络如何变化。

比萨隆德小组使用目前用于机器人上肢神经假肢的仿生指尖产生了人工触摸体验。这些人造的触摸体验被提供给大鼠皮肤的触摸传感器神经,作为对大脑信息的一种神经科学回放。由神经计算科学家阿尔贝托·马佐尼(Alberto Mazzoni)和物理学家安东·斯潘妮(Anton Spanne)设计的高分辨率分析了单个神经元及其相连的大脑网络如何处理此触摸信息的,这些研究小组意外地洞悉了通过触摸经历的外部世界的大脑表征。大脑中的单个神经元能够传达的信息比以前认为的要多得多,并且可以相互作用以生成潜在的超丰富的感觉刺激表示。

首席生物机器人学家卡洛格罗·奥多(Calogero Oddo)表示:“这些知识将体现在新一代的敏感机器人手中,它们能够向被截肢者传达精细的触觉信息。这种具有人类丰富触感的机械臂也被用于在外科手术机器人,救援,服务和工业中执行复杂的任务。”

脑功能由复杂的神经网络组成。在神经系统疾病如阿尔茨海默氏症,中风和帕金森氏症的情况下,这些网络的功能会发生变化。但是,很难准确地研究会发生什么,以及评估不同的治疗方法。这些瑞典和研究人员开发的方法可能意味着在这方面迈出了一大步。

假体可以触摸各种物体,从而产生不同模式的电信号。随后将它们喂入麻醉大鼠的爪子的一部分,然后借助大脑中的电极和先进的分析技术,研究人员能够测量神经元网络中的反应。他们设法以非常高的分辨率记录了反应,因为电信号受到了仔细的控制,因此可以准确地再现多次。

“如果您使用现实生活中的触摸体验,则不可能每次都达到相同的条件。例如,足以使提供触感的刺激物在皮肤上移动约十微米,以使神经形态完全不同。”亨里克·约恩特尔(HenrikJörntell)说。

对于小组以及参与高级假体研究的所有其他人员,该方法提供了一种探索假肢可以提供的感觉的新工具。对于隆德​​的研究人员而言,该方法为研究神经元如何在健康的大脑内部以及具有不同神经系统疾病的动物模型中协同工作提供了一种工具。在这种情况下,合作涉及触觉这一事实并不那么重要。当涉及神经系统疾病时(即使损害是局部的,如中风),整个神经网络也会中断。因此,大脑对感觉印象的反应可以反映出整个大脑的健康状况。

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