仿生学指尖助截肢者分辨纹理
日期：2016年3月8日
来源：洛桑联邦理工学院
总结：利用一个与手臂神经相连的人工指尖，一名截肢者能够实时地感觉到所触物体的平滑和粗糙程度，就像利用自己的手指一样。这项进展将会促进可感应触觉假肢的发展（touch enabled prosthetics）。
这是让Dennis Aabo S?rensen进行试验的仿生指尖，以及具有不同粗糙程度的塑料块。（图片来源：Hillary Sanctuary/洛桑联邦理工学院）
研究人员利用手术将人工指尖与一名截肢者的手臂神经相连，截肢者因此能够实时地感觉到所触物体的平滑和粗糙程度。并且，在不用进行手术的情况下，未截肢者的神经被刺激后也能分辨出不同的粗糙程度。这表明，研究人员可以在健全人身上做实验来研发假肢触觉技术。
Silvestro Micera在洛桑联邦理工学院（Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne，EPFL）和比萨圣安娜高等学校（Scuola Superiore Sant'Anna，SSSA）的团队和Calogero Oddo的团队共同开发了这项传递复杂触觉信息的技术。3月8日发表在期刊《eLife》的研究成果为研发仿生假肢提供了新途径，同时表明，感觉的反馈有助于增强仿生假肢的功能。
谈及仿生指尖，截肢者Dennis Aabo S?rensen说：“虽然我失去了手，但我就像在用自己的手去感觉一样。它总是紧握成拳，而那些触感是我用想象中的手指感觉到的。”
S?rensen是世界上第一个用仿生指尖分辨物品触感的人。仿生指尖与利用手术植入到他手臂上的电极相连。
S?rensen手臂上的神经与一个装有传感器的人工指尖相连。一台机器控制着仿生指尖在塑料块上移动。当指尖抚过表面刻有不同纹路的塑料块时，传感器会产生电信号。这种信号会转化为一系列神经系统能够识别的电脉冲，接着，再传递给神经。
据统计，S?rensen识别粗糙和光滑表面的准确率高达96%。在之前的一项研究中，S?rensen的植入物与一种使他能够识别物体形状和柔软度的手臂义肢相连，这种义肢通过连接人体神经来向佩戴者反馈物体软硬以及形状等信息，可以在一定程度上模拟手部触觉。
在健全者身上模拟假肢触感
研究人员也在未截肢者身上进行了相同的试验，并且不需要进行手术。研究人员将一些细针临时地刺在研究者手臂上，用以连接正中神经（median nerve），并传递触觉信息。未截肢者识别粗糙程度的准确率在77%。
但是，仿生指尖传来的这些有关触觉的信息真的像来自真实手指的一样吗？科学家对比了未截肢者使用仿真手指和自己手指时的脑电图，发现大脑中被激活的区域是相似的。
这项研究证明，在传递有关触感的信息时，针的作用和植入的电极相同。因此，科学家又有了新的方式来研究假肢触感。
“这项成果融合了基础科学和应用工程：它说明研究神经义肢技术（neuroprosthetics）会对神经科学的争论有所贡献，特别是有关人类触觉的神经机制。”SSSA仿生机器人研究所的Calogero Oddo说道，“它也会被应用于其它方面，比如手术、营救和工业机器人。”
原文链接：https://www.sciencedaily.com/releases/2016/03/160308084937.htm
翻译：吴苏栗 审校：赵昌昊
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