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新一代仿生假肢不只是你想它动它就动。它还会把感觉传回来
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新一代仿生假肢不只是你想它动它就动。它还会把感觉传回来

图片: Pexels / Pixabay

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几十年来,仿生假肢的梦想一直是控制:一只你想动就动的手。但真正更深的难题一直在相反的方向:让假肢与大脑对话,把那股告诉你身体在哪里的静默感觉流传送回去。研究人员终于开始攻克这个难题,其结果是一种假肢,正逐渐从一件工具变得更像一条真正的肢体。

tuput 编辑部 · · 1 分钟阅读

闭上眼睛,摸一下自己的鼻子。你不需要看,不需要想,也不需要瞄准。你知道自己的手在哪里,因为你的身体一直在不停地、悄悄地告诉你的大脑:一种叫作本体感觉的第六感,一种让你在空间中感知自身肢体位置的背景低语。

现在设想失去一条腿,而你得到了一件出色的机械替代品。它合身,坚固,甚至你想让它动它就动。但它是沉默的。它什么也不传回来。每走一步都是一次专注和信任的小小行为,因为除非用眼睛看,你的大脑根本不知道这条假肢在哪里。那种沉默(而不是无法移动本身)才是假肢学中最深层的问题,而这正是研究人员终于开始解决的问题。

容易的方向和困难的方向

仿生假肢一直有两个需要征服的方向,而这两个方向的难度极不对等。

第一个是向外的:读取使用者的意图并驱动假肢运动。这很难,但这正是进展最大的部分。现代假肢能够捕捉残肢中肌肉的电信号,并且越来越能够解读神经信号,让使用者几乎只需想一想,就能张开手掌或弯曲膝盖。令人印象深刻,但并不完整。

第二个是向内的:把感觉传回去(压力、位置、脚跟触地时地面向上顶的感觉)。这才是极其困难的方向,在假肢学的大部分历史中,它根本就不存在。假肢是一条单行道。你可以命令它,但它永远无法悄悄告诉你它在哪里,或者感觉到了什么。

单向的假肢是你操作的一件工具。双向的假肢是你居住其中的一条肢体。整场博弈的关键,就在于闭合这个回路。

重新连接身体,让它与机器对话

这方面最引人注目的一些工作来自麻省理工学院,一个从手术层面就开始重新思考这个问题的团队。更好的硬件只是问题的一半;他们还改变了假肢所连接的身体本身,使身体能够维持一场对话。

一个关键的想法是一种叫作激动肌与拮抗肌肌神经接口(简称AMI)的手术技术,它重新连接残肢中成对的肌肉,使一块收缩时另一块拉伸,正如你完整的身体各处肌肉所使用的那种天然的推拉安排。这种被保留下来的张力做了一件至关重要的事:它持续产生大脑所期待的感觉信号,从而让佩戴者获得假肢所在位置的感觉,而不仅仅是对它的控制。

再加上骨整合(将假肢直接锚定在骨骼上,而不是绑缚在软组织上),以及一条让电信号能够在假肢与神经系统之间干净传递的通道,你就拥有了构建双向连接的要素。整套方案有自己的名字:骨整合机械神经假肢,简称OMP。在2025年7月发表的研究中,该团队打造了一个与残肢的骨骼和神经系统整合在一起的仿生膝盖,其效果超出了走路更顺畅这一点。参与者对这条假肢的描述与以往不同。据他们反映,这条假肢感觉更像是他们身体的一部分,不是他们穿戴的一件装置,而是他们拥有的一条腿。

不过对这个复数形式要小心,因为样本数量很小。这项研究共有17名参与者,其中只有两人拥有完整的系统:AMI手术、骨锚定、以及神经连接三者齐备。目前人们能对OMP膝盖的感受说出的一切,都建立在这两个人身上。领导该团队的休·赫尔预计,更大规模的试验以及获批的道路大约还需要五年时间。这是一个真实的成果,也是一个非常微小的成果,而这句话的两半都同样重要。

那种归属感有一个临床名称,叫作具身化,而这或许才是真正的奖赏。一条被大脑接纳为自身一部分的假肢,是一条你不需要有意识去操控的假肢。你只需要动起来。

为什么”传回感觉”比听起来更重要

人们很容易把感觉反馈归入”有更好”这一类:运动才是真正有用的部分,感觉不过是锦上添花。事实恰恰相反。

没有反馈,靠假肢走路是一种令人疲惫的认知劳动:你得盯着假肢看,规划每一步,绷紧全身去对抗一片你感觉不到的地面。有了反馈,那个让你无需思考就能行走的回路便开始闭合。在膝盖研究中,这一点体现在可以测量的数据上:参与者能够更准确地把关节弯曲到目标角度,能爬楼梯,也能跨越障碍物。这是否也能降低跌倒的风险(对假肢使用者来说,这是一种真实存在的危险),这是一个合理的期待,但这项研究本身并未着手验证这一点。感觉不是装饰品。正是它,把一台可控制的机器变成了一条可用的肢体。

而这也指向了更宏大的东西。一条既能接收神经系统的指令、又能向其传回信号的肢体,其实悄悄地就是一种由手臂或腿构建出来的双向脑机接口,与研究人员通过脑植入物所追逐的,是同一个根本问题,只是从身体的另一端出发去接近它。

真正重要的那条界线

长久以来,仿生假肢的故事一直被讲述为一个关于控制的故事:让手服从大脑的指令。那始终只是这个回路的一半,而且是更容易的那一半。眼下正在发生的这场革命,发生在返回的路径上:教会假肢用大脑自己那种静默的感觉语言,把话说回去。

把这一点做对,你得到的就不再只是一个操作着一台非常出色的机器的人。你得到的是一个重新拥有一条腿的人,这条腿不需要看一眼,就能准确告诉他它在哪里。那不只是一件更好的工具。那是一条会倾听的肢体。

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资料来源与延伸阅读

  1. MIT News: A bionic knee integrated into tissue can restore natural movement
  2. MIT Media Lab: An osseointegrated prosthesis with bi-directional neural communication

本文在 AI 工具协助下研究与撰写,并经编辑核实。仅供一般参考与讨论,不构成专业建议。请参阅我们的编辑准则免责声明。发现错误?告诉我们

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