随着技术的不断进步,仿生肢体在赋予患者真实感知能力方面取得了显著进展。
触觉感知
多年来,科学家一直致力于让患者体验到真实的感觉。美国匹兹堡大学生物工程师罗伯特·冈特指出,要想真正恢复患者的运动能力,关键在于恢复他们对触觉和温度的感知功能。
瑞典查尔姆斯理工大学神经工程师贾科莫·瓦莱团队通过皮下植入电极,让截肢患者感受到了触摸物体边缘的微妙感觉。这项技术有望让患者能够更自如地操纵和检测物体,或用仿生腿获得更佳的平衡感和步态。
瑞士洛桑联邦理工学院神经工程师苏莱曼·苏库尔等人则专注于恢复患者辨别温度能力。他们通过热装置刺激上肢截肢患者剩余肢体的神经,让其佩戴机械手感受到了从温暖到凉爽的变化。
运动能力恢复
美国麻省理工学院工程师休·赫尔认为,让患者感觉假肢就像是自己身体的一部分至关重要。他团队与波士顿布莱根妇女医院合作,开发出一种通过再生残余神经来恢复感觉输入的方法。
该方法通过连接患者脚跟皮肤移植与肌肉-计算机接口,使肌肉收缩激活感觉神经。当肌肉收缩对皮肤施加压力时,患者能感受到脚跟仿佛被撞击了一般。该方法已在人体临床试验中取得进展。
电子皮肤
人造皮肤在为假肢赋予真实感觉方面备受关注。美国斯坦福大学工程师鲍哲南表示,电子皮肤融合了神经科学与工程学技术的最新成果,有望大大拓展假肢的功能。
科学家正在研发外观和感觉都像皮肤的人造材料,这些材料不仅能捕捉环境信息,还能生成与神经系统直接“对话”的信号。
美国约翰斯·霍普金斯大学神经工程师尼蒂什·塔科尔认为,电子皮肤领域需要在纳米材料和神经科学领域实现突破。纳米材料应制造出柔性有机晶体管,在皮肤内充当触觉“接收器”,并具有自修复能力。神经科学领域应研制出能将感官信息转换为数字数据的材料。
电子皮肤甚至能超越人类能力。鲍哲南参与的研究显示,紧密包裹机械传感器的电子皮肤可以一次性读取盲文中的整个单词,而不是逐个字母地识别。类似的传感器或许能让患者轻松知晓物体的化学成分。
伦理与安全
尽管仿生肢体技术令人振奋,但其在临床应用方面还面临诸多挑战。伦理和安全问题亟待解决:
* 谁来安装这些设备?
* 卫生服务部门如何决定设备费用?
* 如果设备故障或制造商破产,患者将如何处理不受支持或无法工作的植入物?
神经过学家珍妮佛·芬奇指出,患者面临的最紧迫问题集中在伦理和安全领域,如果这些问题无法解决,仿生肢体重塑感知的潜力就难以充分发挥。
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