新突破成功恢復(fù)了“仿生行走”。圖片來(lái)源：《自然·醫(yī)學(xué)》

科技日?qǐng)?bào)記者?張夢(mèng)然

《自然·醫(yī)學(xué)》1日發(fā)表的一篇論文，報(bào)道了神經(jīng)義肢接口的最新突破，其能讓仿生腿完全響應(yīng)人體神經(jīng)系統(tǒng)，在臨床試驗(yàn)中，改善了截肢人士的行走控制，讓他們恢復(fù)了“仿生行走”。這一結(jié)果表明，即使只恢復(fù)部分神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)，或也足以實(shí)現(xiàn)神經(jīng)義肢功能的臨床相關(guān)改善。

人體為了讓其肢體在其活動(dòng)范圍內(nèi)活動(dòng)，肌肉會(huì)以成對(duì)的主動(dòng)肌-拮抗肌發(fā)揮作用，這反過(guò)來(lái)能將本體感受信號(hào)傳給中樞神經(jīng)系統(tǒng)，給人體提供四肢位置和運(yùn)動(dòng)的意識(shí)。不過(guò)，手術(shù)截肢會(huì)導(dǎo)致截肢位置的神經(jīng)-肌肉架構(gòu)嚴(yán)重受損形成殘肢。殘肢斷開(kāi)的肌肉會(huì)被包住，形成充足的軟組織墊層作為義肢接受腔，這會(huì)破壞自然肌肉動(dòng)力學(xué)和本體感受。

美國(guó)麻省理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)研發(fā)的神經(jīng)義肢接口，通過(guò)手術(shù)將成對(duì)的主動(dòng)肌-拮抗肌與感知電極相連。這些成對(duì)的動(dòng)態(tài)肌肉在殘肢內(nèi)通過(guò)手術(shù)構(gòu)建，作為腿部截肢人士的神經(jīng)義肢控制和本體感受來(lái)源。具體來(lái)說(shuō)，這個(gè)接口能將患者的神經(jīng)控制信息傳給一個(gè)外部義肢，并進(jìn)一步將義肢位置和運(yùn)動(dòng)感受傳回給使用者，恢復(fù)其本體自然感覺(jué)。

團(tuán)隊(duì)隨后在臨床試驗(yàn)中測(cè)試這種仿生義肢的效果，試驗(yàn)共有14名單側(cè)膝下截肢的受試者，其中7人有神經(jīng)義肢接口。與沒(méi)有接口的膝下截肢人士的行走速度相比，這些受試者的行走速度提升了41%，與未截肢人群的行走速度相當(dāng)。此外，他們的行走表現(xiàn)在真實(shí)世界環(huán)境中也非常好，這些環(huán)境包括斜坡、臺(tái)階和被堵住的小路。

團(tuán)隊(duì)表示，他們的研究結(jié)果或可用于指導(dǎo)今后的重建技術(shù)，這類重建技術(shù)的目標(biāo)是恢復(fù)截肢或運(yùn)動(dòng)癱瘓人士對(duì)人體行動(dòng)的神經(jīng)控制。

總編輯圈點(diǎn)

大腦和人體有一套精妙的合作系統(tǒng)。發(fā)出信號(hào)，傳導(dǎo)信號(hào)，接受信號(hào)，做出行動(dòng)，一切都在瞬息之間。這套強(qiáng)大的信息聯(lián)通網(wǎng)絡(luò)，有賴于神經(jīng)細(xì)胞的配合無(wú)間。但是，很多神經(jīng)，一旦遭到損害，便無(wú)法復(fù)原。截肢人士即使佩戴義肢，斷掉的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)還是殘缺。此次，科研人員從神經(jīng)系統(tǒng)入手，讓截肢人士的神經(jīng)控制信息通過(guò)接口傳給義肢，修復(fù)神經(jīng)通路。這樣一來(lái)，佩戴神經(jīng)義肢的患者能走得更好。重新掌控身體，能給他們帶來(lái)更高的生活質(zhì)量。