您的眼睛可能正在阅读这篇文章，但您很可能用手来到这里。每天，您的手指、手腕和前臂都在进行运动交响曲，使您能够点击鼠标、在键盘上打字或滑动屏幕。但是，如果您失去了手呢？什么样的机器可以恢复您抓握、点击、轻敲或触摸的能力？
发生了什么？
在一项新的研究中，犹他大学的一组研究人员重新设计了一个假肢系统，让一位手被截肢的男子感受到各种各样的感觉，帮助他物理性地抓握各种精细的物体，从一杯葡萄酒到一颗葡萄。尽管其他假肢已经使佩戴者能够接收感觉反馈，但改进后的系统增强了手部感觉的细微检测。
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他们是如何做到的
“很多人认为触觉是一种感觉，但触觉实际上是由许多不同的感觉组成的，”领导这项研究的博士后研究员Jacob George说。“您的手上有疼痛、温度、振动、压力的传感器——因此我们正在做的是识别每一个小传感器。”
研究人员从他们的受试者身上分离出了 119 种“感觉概念”，或感知。为了做到这一点，他们首先将电极植入受试者前臂的周围神经中，为失去的手制作了一种替代布线系统。然后，他们刺激每个电极内部的不同电路，以找出是什么触发了每种感觉概念。然后将这些感觉概念映射到假肢手上，以创建“与[受试者]从他们的自然手中获得的相同信息的非常好的近似值”，George 说。
该图表显示了研究人员通过刺激植入受试者前臂的每个电极中的各种电路发现的 119 种不同的“感觉概念”。颜色代码显示了振动（红色）、压力（绿色）、疼痛（蓝色）、收紧（橙色）、运动（箭头）、轻敲（黄色）和嗡嗡声（黑色）的感觉。来源：犹他大学神经接口中心
相关历史
人类使用假肢已有数千年的历史；在大部分历史中，人造肢体由固体附件或相对粗糙的机械结构组成。近几十年来，假肢变得越来越复杂，使用了更轻、更坚固的复合材料，并结合了微处理器和自动化控制系统。
但仍然存在一个巨大的挑战：弥合截肢者和替代肢体之间的感觉差距。包括麻省理工学院、凯斯西储大学和匹兹堡大学等机构的研究小组正在使用神经接口来监听身体的信号，并将复杂的人类运动控制转化为机器运动。在这项新的研究中，研究人员从 Deka 手臂开始——这是一种仿生假肢，可以连接到截肢者的神经系统，并于 2014 年获得 FDA 批准作为医疗设备。
有趣的细节
研究人员在研究中使用了一种挑战回合，以确保触觉仅来自假肢，并且受试者的感觉不受看到手触摸事物的影响。他们蒙住受试者的眼睛，捂住他的耳朵，并将仿生手臂放在几英尺外的桌子上。然后，他们要求他通过用仿生手盲目地抓住各种看不见的物体（例如泡沫或塑料块）来判断它们是“软”还是“硬”。
接下来，研究人员希望提高受试者感受到看不见的物体纹理的速度。芝加哥大学合作者的先前研究创建了一个非人类灵长类动物的大脑如何对其爪子触摸表面做出反应的模型。对于这项新的研究，研究人员利用这些信息来调整受试者感知他正在抓取的物体的方式。根据 George 的说法，结果是“性能大幅提升”。
注意事项
这种假肢不仅昂贵——George 估计每件成本在 10 万美元到 20 万美元之间——而且甚至还不可用。研究人员希望在未来几年内进行居家试验并申请 FDA 批准。到目前为止，犹他大学团队已成功地在仅八名患者身上植入了电极和手臂。
然后就出现了谁来支付的问题。George 说，该团队正试图将感觉假肢定位为保险可以承保的必要医疗设备。然而，保险公司是否会为今天使用的甚至更简单的设备付费，这并不能保证。
尽管如此，George 仍然保持乐观。“当您看到这个人伸出手与他的妻子握手并第一次感受到她时，很难给它贴上价格标签，”他说。“这将是我们难以量化的东西，但这是我们需要向保险公司展示的东西。”