制造一只漂亮的機器人假肢是一回事，讓它執行你的命令卻是另一回事。盡管所有的手形假肢都能通過接收信號彎曲每個復雜的關節，但如何將信號從佩戴者的大腦發送出去仍然是一個問題。

　　據《科學》報道，現在，利用手臂神經發出的信號，研究人員讓截肢者只需思考他們想要的手指運動，就能精確控制機器假肢。這一界面依靠一組微小的肌肉移植物質放大受試者的神經信號，它剛剛通過了人體的第一次測試——將這些信號轉換成運動，隨著時間的推移，其準確性保持穩定。

　　“這確實是一項很有前途的工作，它為更精確的控制創造了新機會。”未參與該項研究的美國猶他大學神經工程師Gregory Clark說。

　　目前大多數機器人假肢通過記錄皮膚表面的電信號來工作，這些電信號來自截肢后保留完好的肌肉。一些截肢者可以通過收縮前臂的肌肉引導其機器假肢，如果沒有這些肌肉，那么人們要學習使用不那么直接的動作，比如彎曲上臂的肌肉。

　　不過，相關設置可能會很繁瑣。當人的手臂出汗、腫脹或在假肢插座中滑動時，電信號就會改變。“因此，這些設備必須一遍又一遍地校準，許多人認為整天戴著沉重的機械臂是不值得的。”麻省理工學院生物醫學工程師Shriya Srinivasan說。

　　還有另一種方法可以探測到人的預期動作——通過將大腦指令傳遞到手臂神經。直接植入這些神經的電線可以捕捉電信號從而控制假肢，但這些信號往往很微弱。

　　因此，研究人員試圖通過將神經信號連接到肌肉來增強它。有人曾將神經從手臂轉移到胸部肌肉上。然而，只有移除胸腔中現存的一些神經，才能植入新神經。正如Clark所言，“停車位上只能停一輛車”，這意味著手術可能會損害一些截肢者用來移動上臂的肌肉。

　　近10年來，密歇根大學安娜堡分校整形外科醫生Paul Cederna研究團隊一直在開發一種替代方法，讓神經擁有新的最小肌群。研究人員從手臂的每條主要神經中分離出一束纖維，并將其包裹在一塊回形針大小的肌肉組織中，這些肌肉組織通常來自大腿。這個過程基本上會在人的前臂或二頭肌內產生一組新的肌肉。

　　日前，在發表于《科學—轉化醫學》的一項研究中，Cederna和密歇根大學神經工程師Cynthia Chestek描述了對這一控制步驟的首次測試。

　　研究人員報告說，在手臂不同部位截肢的3名參與者已經植入了肌肉，在他們移植部位附近的皮膚中植入電線，可以很容易地接收到電信號。即便是肩膀附近截肢，電腦也能識別出哪些微小的肌肉在收縮以及收縮的幅度，從而分辨出不同的預期運動，例如食指和拇指的彎曲。

　　兩名參與者（均為手部截肢者）選擇了長期的電極植入，以進一步測試他們的手部控制能力。利用“學習”將電信號轉換成預期動作的計算機算法，參與者可以在計算機屏幕上提示一只虛擬手擺出五種姿勢中的任何一種。在控制一種名為“盧克臂”的商業假肢時，兩名參與者都可以將拇指移動到空間中的精確目標上，并在撿起一組小木塊后將其堆疊起來。

　　假肢依賴于手部運動自然產生的神經信號，所以參與者在第一次嘗試時，就可以讓假肢按照他們希望的方式移動。在不重新校準系統的情況下，研究人員發現，參與者在300天后仍然保持著相同的控制程度。“它沒有理由會消失。”Chestek說，“神經穩定而快樂。”

　　相關論文信息：https://doi.org/10.1126/scitranslmed.aay2857