一种在家里和实验室中都能正常工作的系统。
伊恩·伯克哈德（IanBurkhard）现年28岁的伊恩·伯克哈特（IanBurkhart）在年发生了一次跳水事故，严重破坏了他的脊髓，使他瘫痪并局限于轮椅上，肘部和肩膀的活动有限。由于Battelle开发的植入式脑机接口（BCI），在过去的六年中，他在恢复小动作方面取得了重大进展。他甚至可以再次扮演GuitarHero。根据《细胞》杂志的一篇新论文，如今巴特尔的科学家们已经成功地恢复了他的触觉。
BCI是一个蓬勃发展的研发领域，像埃隆·马斯克（ElonMusk）的Neuralink这样的初创公司展望了一个世界，人类将可以使用外部设备（功能与EEG相似）或生物兼容的植入BCI直接连接到计算机。这样的系统需要一种记录神经活动的方法（电极传感器），一种传输那些信号的方法（例如小型无线芯片组）以及可以将这些信号转化为行动的算法。对于患有脊髓损伤的患者（如Burkhart）或患有帕金森氏病或癫痫病发作的患者，BCI已经成为医学上的现实。患者获得的收益远远超过手术植入的风险。
在过去的90多年左右的时间里，伯克哈德一直在开发诸如Xerox机器，定速巡航控制系统和CD-ROM以及众多医疗设备之类的杰出技术。新细胞论文的主要作者帕特里克·甘泽（PatrickGanzer）是该组织医疗设备部门的研究科学家，与NeuroLife小组合作开发用于临床试验的BCI。自年以来，伯克哈德一直与Ganzer和NeuroLife合作，以恢复其右臂的运动功能。
甘泽说，巴特尔的“神经旁路系统”具有三个主要组成部分。第一个是通过手术植入的芯片，放置在大脑的区域中，可以对运动的想法做出反应。接下来，系统必须获取脑电波和大脑信号记录，并解码患者（在本例中为Burkhart）正在考虑的运动。甘泽告诉Ars：“如果我想张开或闭合我的手，那看起来就像是大脑中不同的活动方式。”最终，该系统将思想转化为对手臂肌肉的刺激，从而产生运动。
虽然该系统在恢复瘫痪手的各种握力和次要功能方面表现良好，但他的伤势如此严重，以至于几乎没有感觉。甘泽说：“我们知道触摸感对于适当的运动控制有多重要。”“即使是在触摸能力上的微小变化，也会对您的运动控制和上肢整体功能产生很大的影响。”因此，如果Burkhart蒙上眼睛，他在握住铅笔等小物体时将无法检测到触摸，而对于较大的物体（如泡沫聚苯乙烯泡沫玻璃杯或马克杯），他的猜测绝非偶然。他还努力完成一些简单的多任务处理任务，例如在看电视时喝苏打水，因为用BCI控制手需要集中精力。
缺乏感觉也意味着伯克哈特没有获得至关重要的感觉反馈，因此“他感觉不到自己拥有自己的手，”甘泽说。这与流行的橡胶手错觉相反，在这种错觉中，同时触摸真实手和橡胶手的感觉反馈实质上将对象与橡胶手“耦合”，以使大脑将其感知为身体的延伸。-所谓的身体转移错觉。伯克哈德案中缺乏反馈意味着不会发生关键耦合。
尽管瘫痪了，甘泽尔和他的团队发现，当刺激皮肤时，神经信号仍在到达他的大脑（一种被称为“知觉下的大脑活动”的现象），它们对于大脑来说太弱了，无法感知。这意味着伯克哈德的手臂中仍然有一些功能正常的神经纤维。
因此，伯克哈德团队着手研究如何通过触觉反馈来放大微小信号，例如手机或游戏控制器的振动。他们的系统使用皮肤上的电极，这些电极连接到绕过脊髓的电线上，并向植入其运动皮层的BCI发送和传递这些次感知触摸信号。伯克哈德上臂的振动电机带提供了感觉触觉反馈。
NeuroLife组保持触觉反馈相对简单以建立原理证明，因为更复杂的感官反馈需要一定程度的认知多任务处理，这可能导致自然反馈回路崩溃。但是最初的结果是非常有希望的，特别是对于Burkhart蒙住眼睛时仅依靠触摸就能检测到物体的能力。甘泽说：“伊恩在没有激活这种触摸恢复系统的情况下以偶然的机会工作。”“如果激活该系统并使次感触增强为有意识地感知，他的物体检测和触摸感几乎达到％。这表明您可以实时增强次感测信号。”
触觉反馈使Burkhart可以更好地控制他的手部动作，并且能够在拿起不同物体（例如泡沫聚苯乙烯杯）时感觉到要使用的正确压力量，该杯子需要比较重的陶瓷咖啡杯更轻的握力。这也是第一个可以同时管理动作恢复和触感的BCI。
“我们的握力不是由您的意志控制的，而是您的动作经过了数秒钟的思考，这可能会令人筋疲力尽，我们有来自大脑的残留触摸信号经过脊髓损伤以控制这种握持的程度，”甘泽说。“这使他有可能将视线从他的手上移开，而不必考虑运动，因此他可以执行多项任务。”刺激袖带的穿脱非常麻烦，而且电极环必须粘附在皮肤上，因此也有些杂乱。因此，研究人员还开发了一种更加美观的织物套，目前正在临床研究中对其进行测试。
最终，团队希望构建一个系统的版本，该版本在家里和实验室都可以正常工作，并且可以由平板电脑而不是台式计算机控制。根据Ganzer的说法，他们已经成功地将必要的电子设备微型化了一个数量级，因此现在可以便携式使用（大约是VHS胶带的大小），并且可以安装在轮椅上。伯克哈特（Burkhart）已经能够在家里的日常工作中使用该系统。
Ganzer和他的团队希望其他脊髓损伤患者也可以从他们的系统中受益，特别是因为Burkhart的伤势如此严重。他说：“许多患者都存在这种知觉不到的触摸信号。很可能其他人可能没有那么严重的伤害，因此有更多的备用神经纤维组织。”