义肢或能开发出感知能力

美国有将近200万人四肢残缺，包括退伍军人，义肢让他们恢复了身体的机动性却没办法提供感知反馈。华盛顿大学一组工程师和研究者们正致力于改变这一现状，试图让义肢也能感觉到冷热，产生触觉。

Daniel Moran博士是神经生物学、物理疗法和神经外科的专家，获得了国防高级研究计划局(DARPA)长达三年的计划支持，资金支持将近190万美元，只为测试他的实验室开发的一个新设备。这一设备能刺激上臂和前臂的神经，一旦成功，上肢被截肢的人就能让患者通过义肢拥有各种肢体感觉并把感知道的信号发送给大脑。

DARPA已经出资资助了“Luke Arm”这个高科技仿生义肢，这个义肢是以《星球大战》里的天行者卢克命名的。Luke这个人物在一次战斗中失去右手，后来收到了一种能帮助失去上肢的(男、女、退伍)军人的义肢。这种先进的义肢能让使用者执行六种不同的抓取方式(比如拿小物件)，不过没有人类上肢的方向感和触感。

Moran的准长是运动神经生理学和人机界面，他的团队已经开发了一个能刺激尺神经(手臂的中神经)神经细胞感知器官的电极棒。尺神经是前臂三个主要神经之一，是人体中不被肌肉或骨头保护的最大的神经，和无名指、小指相连。当你的手肘碰到什么物体，这根神经就会被刺激进而刺激“麻骨”。上臂和肩膀里的正中神经连接的是其他手指，所以这两根神经掌控手指的感知，包括触觉、压力、震动、热、冷和痛等等手指的知觉。

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用义肢的人要依靠视觉来正确利用它们，想要端杯咖啡至少得看得见杯子然后把义肢得手指准确地包住杯子再把它举起来。他们没办法靠感知能力确定杯子在不在手里，杯子里的水【泼出来也不知道是冷还是热。

Moran和他的团队已经开发了神经接口，用来刺激尺神经和正中神经再生然后把信息传送给中枢神经系统。这个接口是用超薄的弹性材料制作，类似软软的隐形眼镜，大小差不多是一枚一角硬币的1/8，看起来就像是一个货车轮子，“辐条”中间有一定的空间，这点空间是留给神经生长的。

Moran的团队成员Ray会把电极棒植入到非人类灵长动物的前臂尺神经和正中神经中，测试它能刺激神经产生多少敏感元件信息。除此之外，他们还会为了对照效果植入现有的卡肤电极观察结果。

一旦把电极棒植入前臂，Moran的团队会通过刺激尺神经和正中神经教它们如何移动操纵杆，学会玩操纵杆类电玩。如果它们成功完成了任务推进了游戏进程，将会得到果汁作为报酬。

Moran说：“我们想看看它们能感知到什么，我们会刺激了一个区域的神经告诉它们动哪里能完成目标，这还不够，我们需要观察它们最小需要多大刺激才能感受到。”

尤其需要注意的是，Moran的团队会分析他们能刺激神经的多少个独立通道，从而确定这个感官义肢到底能有多少种感知能力。他们会用不同量的电流刺激神经的不同扇区连接手上的触觉。他的团队已经用这种办法给老鼠的运动神经元做了实验，结果很成功。

如果这种办法能刺激肌肉里的运动神经元，那应该也能刺激感觉神经元，这种行为模式的实验在非人类的灵长动物中之前从未有过。

感官神经生理学专家Burton将会分析大脑会如何处理这些神经刺激反馈的信号。大脑利用了越多脑区来处理这些信息，说明它的处理能力越强，这个感知信息也越重要。手在大脑的体感皮质中占有很大一片区域，我们认为我们的设备能发送大量信息给大脑，所以相应的频宽也应该会很大。

Moran和他的团队会和DARPA合作确定义肢上要放多少个传感器。 如果神经系统没办法处理8~10个通道的信息，那放再多传感器也是浪费没有意义。Moran说：“我们想找到大脑的处理带宽以及神经系统会如何传达、翻译人造感官信息。”

本文译自 ScienceDaily，由 小笨 编辑发布。