现在更接近现实了:有感觉的假肢

人类用手做很多事情:我们在杂货店里挤牛油果，挠狗狗的耳后，握着我们重要的人的手。这是许多失去肢体的人做不到的事情。

科罗拉多大学博尔德分校生物医学工程师雅各布·塞吉尔(Jacob Segil)正在致力于让截肢者恢复触觉，包括参加过伊拉克和阿富汗战争的退伍军人。

Segil是工程+项目的讲师，也是科罗拉多大学博尔德分校(CU Boulder)转化研究中心的项目主任，他是一项长期努力的一部分，目的是实现科幻小说中的东西:设计假肢也许有一天，截肢者可以通过电子传感器感知周围的世界。想象一下卢克·天行者被戳到他的机器手后抽搐的样子。

“在我的研究领域，我们有一个黄金标准，那就是生理之手，”Segil说，他也是美国退伍军人事务部的研究保健科学家。“我们正试图重现它，但我们还差得很远。”

虽然很远，但比你想象的要近。在凯斯西储大学和退伍军人协会的共同努力下，Segil和他的同事们使用了一种独特的“神经接口”，让少数截肢者恢复了失去手指的触觉。在本月发表在该杂志上的一项新研究中科学报告在美国，该团队展示了这种感官恢复技术是多么有效，它可以帮助一个截肢者感觉他的手采取一系列姿势，比如一个类似竖起大拇指的手势。

Segil最近从退伍军人事务部获得了100万美元的职业发展奖来继续他的工作，对他来说，这个项目是一个利用他的工程技能来帮助真实的人的机会。

Segil说:“我们很多工程师会很乐意做一些东西。”“但作为一名退伍军人事务部研究员，你的工作可以帮助那些为国家服务的人。这是一个强大的动力。”

身体感觉

Segil生长在一个医生家庭，他一直对把人体当作机器来研究这个想法很感兴趣，尽管这个想法相当复杂。

Segil说:“它实际上只是一堆电线和驱动器，在你的脑袋里有一个巨大的微处理器。”

这种兴趣使他获得了博士学位机械工程他将在两个退伍军人中心担任博士后研究职位:位于俄亥俄州的路易斯·斯托克斯·克利夫兰退伍军人医疗中心和位于科罗拉多州奥罗拉的落基山地区退伍军人医疗中心。在克利夫兰，塞吉尔与生物医学工程师达斯汀·泰勒合作，探索有感觉的假肢的好处。

在21世纪初，泰勒发明了一种方法，从本质上讲，可以激活人类神经系统。

他的接口被称为神经袖电极，它包围着神经，并用电子脉冲刺激它们。把这些信号调整到合适的程度，它们就会传到大脑，让它以为自己能感觉到手指，即使没有手指可以感觉。

凯斯西大学教授、退伍军人管理局研究员泰勒说:“我们在电线到达大脑之前就接入了它，然后大脑就无法分辨它是来自手指还是来自我们的人工系统。”

到目前为止，只有四名患者接受了接受这种感官反馈所需的手术。但Segil说，该项目是假肢领域的一个巨大突破。他解释说，尽管近年来人工智能手的科技含量越来越高，但许多截肢者仍然选择不使用它们——在很大程度上是因为这些设备是麻木的。

“所有使用过的假体设备都是‘脱体’的，”他说。“它们是身体外部的工具。它们就相当于一个网球运动员和他们的球拍。”

在最近出版的案例研究， Segil和他的同事们开始探索感测假肢是否能做得更多——成为人体有意义的一部分。

研究人员与一名志愿者合作，这名40多岁的男子六年前失去了肘部以下的手臂。他们向他的神经界面输入不同的感官信息模式，比如，他正在捡硬币的提示。然后，研究小组让这名男子在遮住假肢的情况下，从一份包含7个姿势的菜单中选择手的位置。

界面发挥了作用。经过足够多的练习，这个人能够识别这七种姿势，准确率高达95%。

泰勒说:“当你有5个点的信息时，用户可以综合这些信息，以更广泛地了解手的状态。”

这个团队距离《星球大战》的时刻还有很长的路要走。但这是一个好的开始。

Segil说:“我认为我们需要进一步深入人工和物理模糊化的体现空间。”“它超越了假肢，重新定义了人与机器之间的界面。”

要讲的故事

塞吉尔计划用他的新资金进一步推进他令人费解的研究，这些资金将由俄亥俄州和科罗拉多州的退伍军人事务部中心分配。他目前的工作将集中在假肢的心理学和工程学上——怎样才能让截肢者认为他们的假肢是真正的身体部位?他还希望科罗拉多州的患者很快就能获得自己的神经接口。

目前，这位工程师从志愿者(匿名)身上获得灵感，这些志愿者自愿参与了他最近的研究。

“每个截肢者都有自己的故事，”他说。“每个人都有身体上的伤疤，但也有情感上的胜利，他们如何度过每一天。这是一个很好的工作环境。”

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