假肢为截肢者重现触觉

伊戈尔·斯佩蒂克 (Igor Spetic) 和基思·冯德胡维尔 (Keith Vonderhuevel) 在工业事故中失去了部分手臂，多年后，他们再次感受到假手手背上的感觉——比如棉球的绒毛，或者水滴。这些触觉是在实验室中创造的，是研究如何用电子技术为失去双手的人重建触觉的一部分。

这项研究于昨天发表，是首次人工创造这种自然感觉的研究。斯佩蒂克在一份声明中说：“我立刻就知道这是棉花。”他解释说，棉球曾经让他起鸡皮疙瘩；他说他曾经让家人帮他打开药瓶，以避免接触它们。这种感觉也让他起鸡皮疙瘩。

其他研究小组曾尝试通过用电流刺激截肢者的神经，重新创造触觉……但研究志愿者一直报告说，由此产​​生的感觉很奇怪，就像脚麻木时针刺的感觉。凯斯西储大学生物工程师、冯德胡维尔和斯佩蒂克研究的首席研究员达斯汀·泰勒说，这些旧实验似乎没有用正确的语言与大脑对话。“我们现在开始用正确的语言说话了。”

泰勒和同事的研究朝着制造出能够为使用者传递自然触觉的假手和假臂迈出了一步。工程师们距离制造出真正有感觉的假手还有很长的路要走，而且也不能保证假手一定能起作用。然而，感觉假肢是一个热门的研究领域，因为它们可以让佩戴假肢的人更轻松地完成日常任务。

那么，如何让一个没有手的人的手产生感觉呢？这需要研究志愿者做出一些承诺。斯佩蒂克和沃德胡维尔都必须接受手术，在手臂上植入十几个电极阵列。电极的一端环绕着手臂上的主要神经束。另一端，电极阵列通向上臂表面的一个小插头，这是研究过程所必需的。这就像有一个永久性导管，就像化疗患者使用的导管一样。希望将来，这样的植入物可以无线工作。

大多数时候，沃德胡维尔和斯佩蒂克的植入物对他们没有多大作用。相反，他们使用普通的、市售的、没有感觉的假肢，就像其他假肢使用者一样。但每月一两次，他们会去泰勒的实验室测试电极给他们带来感觉的能力。在实验室里，研究人员将自己的设备插入植入物，向志愿者的神经发送微小的电嗡嗡声。

泰勒和他的同事一直在测试哪种电模式最适合产生自然的感觉。它们发出的每次嗡嗡声都比你在抚摸猫咪时不小心给它造成的电击​​要小。泰勒和他的同事们的目标是保持较低的强度，泰勒认为这有助于让感觉更自然。“我们只会在神经乐意互动的程度上与神经互动，”他说。

“大脑不知道我们欺骗了它。”

尽管从技术上讲，电流是通过 Spetic 和 Vonderhuevel 的上臂传入的，但他们报告说，这种感觉似乎源自他们的假手。“如果我们的判断正确，大脑会将其解读为它首先来自手，”Tyler 说。“大脑不知道我们欺骗了它。”

不同强度和模式的嗡嗡声可以创造出不同的整体感觉，例如棉球或水流。

为了演示这种感觉在未来可能会有什么用处，Vonderhuevel 和 Spetic 参加了一项实验，他们戴上了一只装有传感器的实验假手。这只假手插入他们的植入物中。他们尝试拔掉樱桃和葡萄的茎——这是一项精细的任务。

蒙上眼睛，关闭植入物，志愿者能够摘樱桃梗的概率为 43%。当研究人员打开植入物时，志愿者的成功率上升到 77%。加州大学旧金山分校的生物工程师 Joseph O'Doherty 表示：“这是一个非常好的、实用的证明，如果将传感器假肢安装在临床设备中，它们可以帮助人们。”他没有参与这项研究。

“当感觉良好时，就不会太难受，”沃德胡维尔说。“当感觉不好时，你会喝到很多葡萄汁。”

尽管研究取得了成功，但植入的阵列始终存在损伤神经或导管部位感染的风险。不过，目前看来一切进展顺利。植入后，这些人已经露营和砍柴。Vonderhuevel 植入植入物已有 16 个月。Spetic 植入植入物已有两年。如果一切顺利，他们将终生佩戴植入物。