将电子自旋融入电子设备是自旋电子学的核心思想。[1] 这一不断发展的研究领域的最终目标是产生、控制和检测太赫兹 (THz) 速率的自旋电流。[2] 为了实现这种高速自旋操作,自旋轨道相互作用 (SOI) 虽然很弱,但却起着关键作用,因为它将电子的运动与其自旋态耦合在一起。[3] 从经典观点来看,SOI 可以理解为自旋相关的有效磁场,它使同向传播的自旋向上和自旋向下的传导电子偏向相反的方向(见图 1a)。SOI 的重要结果是自旋霍尔效应 (SHE) [4] 及其磁性对应物反常霍尔效应 (AHE)。[5,6] 在具有 SOI 的金属中,SHE 将电荷电流转换为横向纯自旋
目的刺激初级躯体感觉皮层 (S1) 已成功在人类和动物身上唤起人工躯体感觉,但对于产生稳健躯体感觉感知所需的最佳刺激参数仍知之甚少。在本研究中,作者研究了频率作为闭环脑机接口 (BCI) 系统中人工躯体感觉的可调刺激参数。方法三名癫痫患者的 S1 手部区域上装有硬膜下微型皮层电图网格,要求他们比较不同刺激频率引起的感知。幅度、脉冲宽度和持续时间在所有试验中保持不变。在每次试验中,受试者体验 2 次刺激,并报告他们认为哪个刺激频率较高。我们使用了两种范例:首先,比较50 Hz 和 100 Hz 以确定比较频率的效用,然后伪随机比较 2、5、10、20、50 或 100 Hz。结果随着刺激频率的幅度增加,受试者描述的感觉“更强烈”或“更快”。总体而言,参与者在比较 50 Hz 和 100 Hz 的刺激时达到了 98.0% 的准确率。在第二种范例中,相应的总体准确率是 73.3%。如果两个测试频率都小于或等于 10 Hz,准确率是 41.7%,当一个频率大于 10 Hz 时,准确率上升到 79.4%(p = 0.01)。当两个刺激频率均为 20 Hz 或更低时,准确率是 40.7%,而当一个频率大于 20 Hz 时,准确率是 91.7%(p < 0.001)。在 50 Hz 为较高刺激频率的试验中,准确率为 85%。因此,检测的下限出现在 20 Hz,当测试较低频率时,准确率显著下降。在测试 10 Hz 和 20 Hz 的试验中,准确率为 16.7%,而测试 20 Hz 和 50 Hz 的试验中准确率为 85.7% (p < 0.05)。当频率差异大于或等于 30 Hz 时,准确率高于偶然性。结论大于 20 Hz 的频率可用作可调参数以引起可区分的感知。这些发现可能有助于告知未来 BCI 系统的设置和可实现的自由度。