闭上眼睛，将两根手指合拢。实现这一动作的感觉是本体感觉——一种反馈，它告诉你的大脑身体部位在哪里以及它们在做什么。“本体感觉对于所有人类运动至关重要，”麻省理工学院的生物医学工程师泰勒·克莱茨说。
科学家们在利用神经系统控制机器人肢体方面取得了巨大进步，但提供这种感觉反馈已被证明更具挑战性。然而，现在，由麻省理工学院的生物力学工程师休·赫尔领导的团队创造了一种具有本体感觉的假肢腿。“这是假肢缺失的基本组成部分之一，”克利夫兰诊所的生物医学工程师保罗·马拉斯科说，他没有参与这项研究。
当一个肌肉伸展时，另一个肌肉收缩，这种肌肉的联动是肢体位置感的核心。在传统的截肢手术中，外科医生将剩余的肌肉绑在骨头上，限制了运动并破坏了这种动态关系。5 月份发表在《科学转化医学》杂志上的这项新技术，包括将新的肌肉对移植到膝下截肢患者的截肢部位。皮肤电极拾取移植肌肉中的电活动，并使用它来控制假肢脚踝中的电机，而假肢脚上的传感器将本体感觉反馈传输到肌肉。“将这些反馈返回到为处理它而构建的系统中，是一件非常重要的事情，”马拉斯科说。
关于支持科学新闻业
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻业 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的有影响力的故事的未来。
该手术恢复了接近自然的肢体控制。当爬楼梯时，患者会像未受伤的人一样无意识地弯曲他的机器人脚。“这是突发反射行为的首次演示——这些重要但无意的行为在我们走在困难地形时会表现出来，”该研究的主要作者克莱茨说。在另一个首创中，研究人员表明，包括来自脚踝扭矩传感器的反馈，使患者能够更精确地控制他踩踏板的力度。“这里的新颖之处在于能够提供大脑知道如何解释为位置、速度和力量感觉的反馈，”克莱茨解释说。
这些感觉似乎赋予了一种所有权感。“患者说了一些描述身体化的事情，比如‘机器人已成为我的一部分’和‘我的腿回来了’，”赫尔说，他自己也是一名截肢者。当患者的女儿问他是否感觉像个半机械人时，他告诉她，“不，我感觉我有一只脚。”