大脑控制有触觉的假肢！人机融合的时代来临了

大家童年时对于“义肢”的印象，应该是电影《彼得潘》中虎克船长的钩子手吧?这样的义肢几乎只有装饰作用，想要有感觉或是做复杂的动作，都是痴人说梦。但是近日《新英格兰医学期刊》(NEJM)报道的研发成果，已经做出了能够做出指令，甚至有触觉的义肢!

 

 

根据这篇报道，现在有 3 名患者使用这样的义肢。由于假臂功能的改进，患者1已经恢复全职工作，

 

所有的患者都说接受治疗后他们更加信任义肢，已经认为义肢是他们自身的一部分，还说义肢对他们的自尊、自我形象和社会关系产生了积极的影响。

义肢缺乏“感觉”是主要问题

想要了解这项开创性的“人机融合”发明是怎么做到的，首先要复习一下国中的生物课内容。举例来说，你要拿起掉到地上的钱包，大脑下达指令由神经传达，当你碰到钱包的瞬间，指尖会给出反馈，告诉大脑“碰到了”然后大脑再下达“抓起来”的指令。

 

这一过程在正常人体内瞬间发生，易如反掌，但是义肢技术一直无法突破性，主要原因就是缺乏人体对义肢的直觉控制和感觉反馈系统。

 

 

瑞典多家大学以及麻省理工学院媒体实验室的研究人员与Integrum AB公司合作，进行了长达数年的研究。

研究团队突破 5 项科技难题

神经移植

 

改善义肢功能最大的挑战是截肢过程中，手臂神经失去了对其所控制肌肉的支配，如此一来切断了大脑中枢与肌肉沟通的桥梁

 

骨头整合

 

我们对于义肢的印象，常常是“可卸式”的，但是这种要人机整个的义肢，包括骨头都需要进行整合。这方面就用到了牙科的技术，牙科很早就开始植入假体。团队参考了相关术式，将义肢从手臂、肘关节和手组成，与接合件连接。

 

人机连结

 

团队用于人机接口的植入系统称为e-OPRA，植入系统利用骨整合技术与残肢相连。义肢直接连接到骨骼，从而提供机械稳定性。神经和肌肉也通过神经肌肉电极与义肢的控制系统连接，在义肢和大脑之间双向发送讯号。

 

义肢控制系统

 

义肢控制器被设计为一个独立的可穿戴元件，能够解码运动意愿并提供直接感觉反馈。假臂不需要外部电池、电线或设备来维持功能，而由肌外膜电极来控制。

 

 

感觉反馈

 

在本项研究中，引起触觉感知的电刺激被耦合到假手拇指上的压力传感器，使患者感觉到来自假手的真实触感，患者可以感觉到何时触摸物体、物体的特性以及按压物体的力度。

 

当前的研究针对的是肘部以上截肢的患者，而研究团队也同时正在开发肘部以下截肢患者以及腿部假肢的人机对接。未来，“人机一体”的画面，似乎将不再只是科幻电影中的情节。