在科技飞速发展的当下，对于脊髓损伤患者而言，恢复正常的触觉感知是他们梦寐以求的事情。然而，目前的研究在这方面却面临诸多困境。一方面，由于对触觉的神经处理机制了解有限，再加上刺激参数空间复杂，以及硬件条件的限制，使得将触觉物体特征转化为合适的刺激模式困难重重。另一方面，测量人工感知也极具挑战性，因为很难将主观的感官体验准确地转化为客观的测量数据，而且感觉报告容易受到主观因素的影响，难以准确解读。
为了解决这些问题，来自美国匹兹堡大学康复神经工程实验室（Rehab Neural Engineering Labs, University of Pittsburgh）、荷兰马斯特里赫特大学心理学与神经科学系（Psychology and Neuroscience, Maastricht University）等多个机构的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为脊髓损伤患者恢复触觉带来了新的希望。
研究人员主要采用了以下关键技术方法：首先，为三位四肢瘫痪的男性参与者在体感皮层（somatosensory cortex）的布罗德曼 1 区（Brodmann’s area 1）植入微电极阵列，以此来进行微刺激。其次，设计了平板电脑界面，参与者通过 “触摸” 平板上显示的虚拟物体，控制刺激参数，创建不同的触觉感觉。最后，运用多种统计分析方法，对收集的数据进行处理和分析。
下面来看具体的研究结果：
- 刺激参数选择具有物体特异性：参与者在实验中能够清晰地描述出目标感觉，并且在探索刺激参数空间时，P2 和 C1 参与者广泛探索并找到了特定的 “热点” 区域，P3 参与者则探索较少。尽管参与者参数选择的差异较大，但不同物体对应的刺激模式在参数空间中占据了不同位置。通过线性判别分析（LDA）发现，多个参数的组合而非单个参数决定了物体特异性刺激模式的可分离性。而且，参与者在重放任务（replay task）中能够根据刺激参数识别出相应物体，不过 P3 参与者的表现接近随机水平。此外，研究还发现，刺激模式与物体的匹配程度越高，参与者在重放任务中正确识别的概率就越大，并且不同物体的刺激参数在不同会话之间存在显著差异。
- 参与者报告生动且符合物体特征的感知：参与者在实验结束后描述的感觉包含了与物体相符的生动体验，如描述触摸苹果的感觉是 “轻、光滑、弯曲、有点凉和湿” 等。同时，参与者对自己创建的人造感觉满意度较高，P3 满意度最高，P2 最低。在重放任务中，P3 和 C1 对自己的选择非常确定，而 P2 在回答正确时更为确定。此外，参与者对实验界面的反馈良好，认为实验有趣且具有吸引力。
- 人工感知反映自然触觉特征：通过与具有完整体感的人对物体触觉特征的评价进行比较，发现参与者选择的刺激参数与预期的触觉特征相关。物体之间共享的触觉特征越多，在重放任务中就越容易混淆。LDA 分类器和参与者的重放表现都表明，刺激模式能够反映物体的一些触觉特征，如顺应性（compliance）和温度。同时，研究还发现视觉信息对参与者的感觉报告有一定影响，在某些情况下，微刺激体感皮层本身就可以唤起与物体相符的触觉感知。
在讨论部分，研究人员指出，本研究表明植入微电极阵列的参与者能够通过自我选择复杂的微刺激参数，创建出模仿自然物体触觉属性的感觉。虽然 P3 参与者在重放任务中表现不佳，但这主要是由于他在实验中探索不足。而 P2 和 C1 参与者的结果表明，只要充分探索参数空间，该方法是有效的。此外，研究还发现参与者创建的感觉包含了与目标物体的直观触觉相似性，并且实验情境的改变能够让参与者将感知解释为面向物体的感觉。
不过，该研究也存在一些局限性。例如，可用的参与者样本有限，电极的选择可能会影响实验结果；参与者在探索参数空间时可能陷入局部最优解，导致参数选择的高变异性；重放任务的严格性可能导致参与者的确定性与表现之间存在差异。
总的来说，这项研究具有重要意义。它证明了通过定制体感皮层微刺激可以唤起具有多种触觉属性的直观感知，为脊髓损伤患者恢复触觉反馈提供了新的思路和方法。未来，自我引导刺激方法有望用于更有效地表征新刺激范式所唤起的感知，推动脑机接口（Brain - Computer Interface，BCI）技术在康复领域的进一步发展，帮助更多脊髓损伤患者重获触觉感知，提升他们的生活质量。
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