未来感十足的仿生手帮助截肢者感受触觉与动作
关于未来的梦想——像卢克·天行者那样更换手臂——已不仅仅是科幻故事。科学家研发出一种“仿生手”，借助微型机器人重建上肢截肢后丧失的真实感觉。这些机器人通过安全地振动截肢部位的肌肉来实现这一点。
根据Grand View Research在2021年发布的报告，到2028年，全球假肢与矫形器市场的市值将超过80亿美元，但人工肢体面临一个严重障碍。它们无法传递许多帮助我们日常生活的直觉性感觉，例如我们握拳和松开手指的感觉。
克利夫兰诊所勒纳医学院生物医学工程系副教授、发表于Science Robotics上的新型仿生手研究的主要作者保罗·马拉斯科表示：“我们仍在使用那些在第二次世界大战期间就已达到顶峰的技术。”
如今，机器人学领域发现了仿生手——一种金属与逼真肤色的结合体。虽然还有其他团队在研发仿生手，例如热门赛博朋克游戏《Deus Ex》和《Metal Gear Solid》背后的团队，但马拉斯科宣称他的版本具有多项优势。
这款科幻般的装置借助约半个标准火柴盒大小的强大机器人，与大脑之间直接传输信息。将思维转化为动作的同时，该手还能与大脑同时建立联系，传递与预期动作相匹配的感觉。
这款新型假肢是首个在实际应用中展现出相较于传统假肢优势的仿生手。例如，它对自然手部力学的还原足够精确，能够帮助使用者恢复无意识的反射动作。
我们每天都依赖这类反射。比如端起一杯咖啡时，手会找到桌上的杯子，以恰当的力度握住把手，并在合适的时机松开以防洒出。即使在最忙乱的早晨，我们也能不假思索地完成这一动作，因为手部肌肉中的神经会自动响应我们的意图——在这个例子中就是：“我要喝这杯咖啡。”
传统假肢无法重现这种流畅的动作，因为它们依赖手动操作——截肢者必须时刻留意它们，并操心那些健康人通常凭直觉就能完成的事情。
在对两名受试者进行装置测试并使用前所未有的分析工具后，研究团队兴奋地发现，受试者恢复了截肢前的反射性行为，包括直觉性抓握和自然的眼球运动——他们能够将视线集中在远离肢体的位置。
金属手需要三个组成部分：神经末梢的重新连接、充当某种控制中心的微型机器人，以及仿生手本身。值得注意的是，在手术过程中，截肢者健康部位中未被使用的神经末梢——原本用于支配指尖等已失去部位的神经——被“接入”到截肢部位。
马拉斯科解释道：“你的大脑知道手指连接着某块肌肉，它只是不知道这块肌肉现在位于你的肩部，而不是前臂。”仿生手安装在截肢部位，微型机器人则植入插槽中。当患者触碰物体时，这些机器人会按压相应区域，刺激现已接通的神经末梢。
肌肉可以收缩，并产生一些非常有趣的感觉，比如对复杂手部动作的感知错觉。研究人员没有从零开始，而是改造了现成的假肢，希望能将装置快速交付康复诊所，并使其比传统假肢更具成本效益。那些使用较落后假肢的人常常过度使用未截肢的一侧身体，从而导致背部或肩部问题，最终需要昂贵的医疗护理。
“这些先进系统起初看起来价格昂贵，但只要使用，它们就不会伤害你，因为你无需时刻为其操心。未来，仿生假肢的价格将会更低”
研究报告称：“仿生假肢具有康复潜力。然而，直觉性运动控制与触觉之间的复杂相互作用——这正是人类上肢功能的显著特征——尚未被探索。在此，我们表明，触觉、抓握运动觉与直觉性运动控制的神经仿生结合，能够提升行为表现水平，这些水平依功能分层，并且不同于标准假肢使用者所具备的水平。”
