互动科普

近几年，科学家在假肢与大脑的直接连接方面取得了大量进展。多项研究报道了严重残疾的病人（或实验室的猴子）可以通过大脑控制仿生假肢，再次拿起茶杯，甚至举起手臂，与人击掌。

然而，这类装置只能作为精密的实验样品，因为需要不断地调试，才能确保装置与大脑之间的良好联系。如何准确、稳定地读取植入大脑中电极发出的信号，对神经科学和生物医学工程领域来说，是一个巨大挑战，要解决这个问题，可能还需要好几代人的努力。

现在，科学家和工程师找到了一个填补这一缺失环节的替代方法——假肢不需要解读大脑发出的各种复杂信号，而是接收来自截肢后残存神经末梢的命令。

由美国芝加哥康复研究所（Rehabilitation Institute of Chicago）研发的机械小腿，或许是迄今为止最好的例子。那里的科学家将一个由96个电极组成的圆柱状网架，装在扎克·沃特（Zac Vawter）截肢后的大腿上。沃特今年32岁，2009年在摩托车事故后，进行了小腿截肢手术。医生在2013年9月的《新英格兰医学杂志》（New England Journal of Medicine）中报道，沃特大腿中的电极从外周神经末梢，接收来自大脑的信号，并指挥假肢行走甚至爬台阶。

为了从沃特大腿残存的神经中获取清晰的神经信号，医生将刺激足部运动的神经连接到肌肉上，以增强神经信号。芝加哥康复研究所仿生医学中心的主任托德·库伊肯（Todd Kuiken）说，“肌肉组织能够将原信号增强大约1 000倍”。

另一种新型假肢则利用类似的外周连接，将四肢的感受信号传回大脑，让截肢病人重获触觉。美国凯斯西储大学（Case Western Reserve University）的研究人员，将微型电极植入截肢者的上臂，并将其与机械手臂和仿生手相连。当仿生手中的感应器感测到压力时，这些电极就会刺激神经末梢，将触觉信息传给大脑。研究人员让蒙住眼睛的病人摘葡萄，以测试这个装置。

凯斯西储大学生物医学工程副教授达斯汀·泰勒（Dustin Tyler）说，“病人能够以恰到好处的力道，将葡萄从枝上摘下，并且不会捏坏葡萄”。

当然，我们仍然需要研究大脑与假肢之间的直接连接方式，以帮助那些因脊髓受损，而无法向四肢传递神经信号的病人。但在此研究成功前，假肢与外周神经的连接，或许能帮助美国100万腿部截肢者中的一部分，走得更顺畅。