神经义肢

济缘

如果你看了正在热映的《美国队长2》，那么你肯定记住了队长昔日的好基友如今的冬日战士——巴基，以及他那条能和队长玩接飞盘游戏的电子手臂。

电影里，巴基的电子手臂为他提供了超级力量和超快速度，掀翻汽车抓住子弹都是小儿科，更别提发射电磁波干扰电子仪器之类的高级功能了。


这期要介绍的科技是神经义肢，和巴基的电子手臂类似，当然，目前它还达不到电影中的拉轰程度，但和传统义肢相比，它已经算是2.0进化版本。


义肢技术在过去几十年里的最大变化，无非是表面用塑料代替了皮革，或者硅胶代替了塑料，内部的基本构造依旧是一堆铰链和钩子，由弹簧或马达驱动，由操纵杆、液压或者气压装置控制。这些简单机械构造的义肢操控起来很复杂，比如残障人士要想完成伸出义肢手臂这么一个简单的动作，就必须先用下巴压住操纵杆，再加上一个类似于的抛掷动作才能把手臂甩出去。至于义肢的手掌和手指，要么是为了手部造型需要，要么就是一个大钳子，不仅抓握物品相当费劲，力度也不好控制，经常可以“轻松”捏爆一个纸杯或鸡蛋。那么，神经义肢又是什么呢？神经义肢的构想其实并不新鲜，美国国防部先进研究项目局在该领域就已经研究了将近20年时间，但受各种技术限制，迄今为止，在全球神经义肢仍处于研发阶段。  不过，今年2月，瑞士洛桑联邦理工大学的米克拉教授和意大利圣安娜高等学校的联合研发团队，已经成功完成了神经义肢的第一例人体临床试验。如果从字面上理解，神经义肢本质上还是义肢，只不过控制义肢的方式，由传统的操纵杆、液压或者气压装置，变成了人的神经系统。这就与人本身肢体的操控方式几乎一样了。如果从最终效果来解释，那么神经义肢不仅能够完成传统义肢很难完成的各种动作，而且还能将义肢手指触碰到的感觉反馈给大脑。也就是说，虽然是义肢，但当残障人士用它抓住一个物品，即使闭上眼睛，也能感觉到这个物品是软的还是硬的，是圆的还是方的，是冷的还是热的。能够通过人体神经系统控制义肢的关键，是一种由特殊高效导电聚合物制成的人造神经元电极。  这种电极中还附带了成千上万的电信号感应器，将其植入到人体手臂残存的神经中后，它就扮演了连接人体神经系统和义肢微电子设备的“接口”角色。用神经义肢抓握物品时，通过复杂的电脑计算，神经元电极会将义肢人造肌腱的压力电信号，转化成人体神经系统能够识别的神经脉冲信号，从而为精确控制和感知物品提供可能。可以说，人体神经义肢从科研走向普及应用已经迈出了第一步，而且随着纳米传感、微电子等技术的发展，它的功能还会越来越强大，甚至在神经修复方面也被发现了潜在的治疗作用。  所以，虽然电影中巴基的电子手臂或许还远在天边，但为残障人士带来福音的“第二生命之手”已经近在眼前。