仿生手臂“触觉”大跃进(图)

　　
　　最新进展：用胸部“触摸”物体

　　据英国《卫报》11月27日报道，60岁的杰西·苏利文和27岁的美国退伍女兵克劳迪娅·米歇尔分别是世界上第一个新型仿生手臂的男性和女性。不久前，美国最好的康复医院芝加哥康复学院在他们的仿生手臂中增加了压力传感器，它能够把接触信号传递到胸部皮肤下的感应接收器，并产生微弱的麻刺感，这样患者就相当于用胸部来触摸物体了。

　　这一成果是该学院的神经工程仿生医学中心主任托德·库肯博士在“神经定向再分布”(targeted reinnervation，TR)技术研究中取得的最新突破。通过信号对胸部不同区域的刺激，伤残者能感觉到来自手腕、手掌和手背的不同触觉，尽管他使用的只是一支不锈钢机械手臂。

　　参与研究的神经生理学家保罗·马拉斯科说：“现在的假肢不能传递任何感觉信号，因此伤残者在拿东西时必须用眼看而不是靠感觉。现在我们则能通过正常的神经通道将触觉反馈给大脑。”

　　当然，由于胸部皮肤本身就有触觉神经细胞，它们发出的信号有时会和来自仿生手臂的刺激混在一起，甚至将后者掩盖。发表在美国《国家科学研究院学报》上的研究报告指出，只要增大手臂的接触压力，苏利文和米歇尔都能将其与胸部本身触感分别开来。除了压力，他们甚至还能分辨冷热温度，重温疼痛的感觉。

　　突破技术：用大脑支配假肢

　　最新的“人造触觉”技术将仿生手臂的研制又向前推进了一大步。在今年2月，库肯博士在《柳叶刀》杂志上公布了仿生技术取得的突破性进展——用大脑操纵机械手臂。库肯早在20年前就产生用残肢末端的神经来控制假肢的想法，但他面临的难题是神经信号过于微弱。经过多年研究，他终于发明了“神经定向再分布”技术。

　　通过外科手术，患者断臂残端处的神经被连接到胸部肌肉群上，这样肌肉群就能接收并放大从大脑发出的电子脉冲，然后再传递给仿生手臂上的传感器，以此支配其运动。在这里，胸肌起到了信号“中转站”和“放大器”的作用。

　　经过训练，因车祸失去一支胳膊的米歇尔已经能熟练通过“动脑子”操纵假肢，现在她能用它切牛排和扒香蕉皮。因触电而失去双臂的苏利文如今也能运用一条仿生手臂弯曲手肘或握紧拳头，他还在尝试开车这样的高难度动作。苏利文说：“仿生臂给我带来了许多希望。过去我是一个喜欢独立的人，从不乞求别人帮助。我自己能做到的事情，我一定会自己做。”

　　终极目标：让仿生手臂像真的

　　仿生研究得到了美国国防高级研究项目管理局在内的多家机构的资助。研究者希望将肌电的传感技术和“数控肢体”结合得更加天衣无缝，让仿生手臂使用更方便、感觉更敏锐。马拉斯科表示：“我们的下一个研究目标是在胸肌处植入更多信号处理器，它们产生的刺激将让人感觉到五指的触感，如分辨物体的质感。”

　　当然，伤残人士更希望戴上这种仿生臂之后能想让它做什么就做什么。库肯博士说：“有一天，断肢者将会安装上感觉像自己的肢体一样的仿生臂，这是完全可能的。”

　　今年6月，参与仿生手臂研究的约翰·霍普金斯大学应用物理研究所向公众展示了第二代仿生样臂，它可以完成30个不同动作，包括握球、握圆柱、竖食指、将拇指压至掌心等细微动作。他们的目标就是：在2009年底之前，打造出与真手臂一模一样的、美观自然、运动自如且具有灵敏触觉的人造手臂。

（责任编辑：姚青）