仿生肢体赋予感知能力,伦理与安全不容忽视
仿生肢体技术的不断进步,正为四肢缺失或瘫痪人士带来重获行动能力的希望。然而,赋予仿生肢体真实感知能力的道路并非一帆风顺,科学家面临着海量数据编码、合成技术恢复运动能力、电子皮肤研发等诸多难题。
编码真实感知
要让仿生肢体具备触觉和温度感知能力,需要对海量数据进行编码。皮肤上的不同感觉神经元会编码物体的形状、压力和质地等信息。科学家需要解码这些神经信号,并通过感觉神经直接传递至大脑,让患者重新拥有触觉。
瑞典查尔姆斯理工大学的神经工程师贾科莫·瓦莱通过植入电极,成功让一名截肢患者感受到了触摸物体边缘的微妙感觉,甚至能体验到指尖拖动物体的细腻动作。这将帮助患者用仿生手更自如地操纵和检测物体,或用仿生腿获得更好的平衡感和步态。
瑞士洛桑联邦理工学院的神经工程师苏莱曼·苏库尔等人则在恢复患者辨别温度能力方面取得进展。他们通过刺激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奇妙变化。
合成技术助恢复运动
美国麻省理工学院的工程师休·赫尔认为,最重要的是让患者感觉假肢就像是自己身体的一部分。为此,赫尔团队开发出一种再生残余神经的方法,通过连接患者的脚跟皮肤与肌肉-计算机接口,当肌肉收缩施加压力时,患者便能感受到脚跟仿佛被撞击了一般。该方法在大鼠身上实验成功,目前正在开展人体临床试验。
电子皮肤备受关注
电子皮肤融合了神经科学与工程学领域的最新技术,有望大大拓展假肢的功能。科学家不遗余力地研发外观和感觉都像皮肤的人造材料,这些材料不仅能敏锐地捕捉环境中的信息,还能生成信号与神经系统直接“对话”。
美国斯坦福大学的工程师鲍哲南参与的一项研究显示,电子皮肤能够一次性读取盲文中的整个单词,而非逐个字母地识别。类似传感器或许能让患者轻松知晓物体的化学成分。
伦理和安全隐患不可忽视
尽管脑机接口、神经假体和电子皮肤等技术令人瞩目,但其成本高昂,操作繁琐,何时能供患者轻松使用仍是个未知数。神经科学网络执行董事珍妮佛·芬奇指出,这些技术面临着伦理和安全方面的诸多问题:
安装和费用问题:谁来安装这些设备?卫生服务部门如何决定这些设备的费用?
故障和支持问题:当设备发生故障或设备制造商破产时,患者可能将面临植入物不受支持或无法工作的困境。
神经损伤风险:植入物可能会对神经造成损伤,影响患者的运动和感知能力。
心理适应挑战:佩戴仿生肢体需要患者进行心理适应,否则可能会产生排斥和依赖情绪。
总之,赋予仿生肢体真实感知能力的道路充满挑战,需要科学家们不断攻克技术难题。在追求技术突破的同时,伦理和安全问题也不容忽视,以确保仿生肢体真正惠及患者,改善他们的生活质量。
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