利用神经和肌肉移植技术提升假肢的本体感觉与自然控制

MIT的研究人员开发了一种新的手术方法，旨在使假肢能更接近自然肢体的感觉。该技术的核心在于协调患者的假肢、现有的神经和肌肉移植物，使截肢者能够感知假肢在空间中的位置以及施加的受力情况。传统上，肌肉的运动控制和本体感觉（即感知肢体位置和运动）依赖于天然肌肉成对（如协同肌-拮抗肌）的相互作用。当肢体截断后，这种关键的反馈机制就会中断，患者只能通过视觉来追踪假肢，缺乏来自设备或残肢的本体感觉信息。为重建这一功能，研究人员利用了截肢者体内仍存在的神经，并将其连接到从身体其他部位移植的肌肉对上。当大脑发出运动指令时，其中一个移植肌肉收缩，其协同肌会伸展，伸展的肌肉随后会将关于运动量和受力的感觉信息反馈给大脑。此外，研究还开发了控制系统，该系统能将神经信号转化为控制假肢运动的指令。通过这种方式，患者在想象移动“幽灵肢体”时，信号会通过神经传递到人工构建的肌肉对，植入的肌肉电极会感知这些信号，从而控制外部假肢的运动。研究人员预期，大脑会迅速适应这种新的控制模式，使患者能够自然地控制假肢，甚至能感受到施加在假肢上的扭矩。这种策略被认为适用于几乎所有类型的截肢情况，只要保留了部分健康的神经即可。