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奧地利維也納醫(yī)科大學(xué)與英國倫敦帝國理工學(xué)院團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種新方法，能精確捕捉并解碼上臂截肢者殘肢中“隱藏”的神經(jīng)信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)化為對仿生假肢的精確運(yùn)動(dòng)指令。這項(xiàng)成果發(fā)表于近期《自然·生物醫(yī)學(xué)工程》，為研發(fā)下一代更智能、更直觀的仿生假肢鋪平了道路。

團(tuán)隊(duì)為3名上肢截肢的志愿者植入了一種新型40通道微電極陣列。這些電極被植入經(jīng)過靶向肌肉神經(jīng)支配（TMR）手術(shù)改造的肌肉中。TMR手術(shù)通過將截肢后殘存的臂部神經(jīng)重新連接到上臂殘存的肌肉上，創(chuàng)造出新的生物接口，使得原本用于控制手和手臂的神經(jīng)信號(hào)能夠在肌肉收縮時(shí)被檢測到。

通過結(jié)合TMR手術(shù)與高密度植入式微電極，團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了對單個(gè)運(yùn)動(dòng)神經(jīng)元活動(dòng)的直接測量。這些神經(jīng)元位于脊髓，負(fù)責(zé)將大腦的運(yùn)動(dòng)指令傳遞給肌肉。實(shí)驗(yàn)中，參與者被要求在腦海中想象使用他們的“幻影手”執(zhí)行各種動(dòng)作，如伸展手指或彎曲手腕。研究人員同步記錄電極捕捉到的神經(jīng)信號(hào)，并將其與特定的運(yùn)動(dòng)意圖進(jìn)行匹配。

分析結(jié)果顯示，即使在截肢多年后，大腦發(fā)出的復(fù)雜運(yùn)動(dòng)指令依然完整地保留在神經(jīng)系統(tǒng)中，且這些精細(xì)的信號(hào)可以通過數(shù)學(xué)算法被有效解碼和重建。

這一突破意味著未來的仿生假肢將不再依賴簡單的肌肉收縮模式進(jìn)行粗略控制，而是能夠響應(yīng)使用者更精細(xì)、更自然的運(yùn)動(dòng)意圖。目前的研究成果也為下一代無線植入式設(shè)備的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。這類設(shè)備有望在未來實(shí)現(xiàn)將神經(jīng)信號(hào)直接、實(shí)時(shí)地?zé)o線傳輸至仿生手或其他輔助系統(tǒng)，最終幫助截肢者恢復(fù)接近自然的肢體功能。