感觉像真实身体部位的假肢

当某人失去部分腿时，假肢可以使人更容易四处走动。但大多数假肢都是静态的、笨重的且难以移动。现在，麻省理工学院的研究人员及其同事开发了一种新的神经接口，将仿生下肢连接到大腿的神经末梢，使其能够由大脑控制，使其感觉更像是自然的身体部位。

“当你问病人'你的身体是什么'时，他们不包括假肢，”麻省理工学院生物物理学家 Hugh Herr（SM '93）说，他是该研究的主要作者之一，他在 17 岁时在一次登山事故中失去了双腿。他说，将大脑与假肢连接起来可以产生积极的情感影响。

将神经接口连接到假肢上需要两个步骤。首先是涉及小腿截肢后剩余部分肌肉的手术。该手术将胫骨肌肉与小腿肌肉重新连接起来，前者收缩使脚踝向上弯曲，后者抵消了这种运动。此时也可以安装假肢。除了使假肢能够更动态地移动外，该手术还可以减轻幻肢疼痛，并且患者不太可能绊倒和跌倒。

“手术是独立的，”2018 年接受手术的残疾人运动员 Amy Pietrafitta 说。“我觉得我的腿又回来了。”但是，当假肢未与神经系统连接时，自然运动仍然受到限制。

在第二步中，表面电极测量从大脑到小腿和胫骨肌肉的神经活动，表明有意移动小腿。仿生腿中的一台小型计算机解码这些神经信号并相应地移动腿。

“如果你有完整的生物肢体，你可以上下台阶，例如，你甚至不用想它。这是不由自主的，“Herr 说。“我们的患者就是这种情况，但他们的肢体是由钛和硅胶制成的。”

作者使用神经接口评估了 7 人的活动能力，以及 7 名接受过传统截肢的人，他们都使用相同类型的假肢。那些有神经接口的人可以快 41% 地行走并爬上倾斜的表面和台阶。他们还可以更灵活地躲避障碍物，并拥有更好的平衡。他们描述说，感觉假肢确实是他们身体的一部分，而不仅仅是他们用来四处走动的工具。

该手术已成为波士顿布莱根妇女医院 （Brigham and Women's Hospital） 的标准护理。但是，让患者对四肢进行完全神经控制的表面电极距离临床实施还需要几年时间，而且到目前为止，这些接口只在实验室环境中使用。另一个限制是，如果在截肢后几年进行肌肉重新连接，效果可能会降低。

Herr 和他的团队希望最终用磁球取代假肢的表面电极，这样可以更准确地跟踪肌肉动力学。“我们的目标是真正重建身体，重建身体，”他说。