瑞士研發出新型仿生義肢，幫助截肢者更好地感知地面

IT之家 2 月 25 日消息，瑞士聯邦蘇黎世聯邦理工學院的研究人員開發了一種新型特殊義肢，能夠讓截肢者在行走時更好地感知地面。這項技術突破的關鍵在于一種新的信號傳輸方式，它可以讓義肢底部的傳感器更自然地與大腦進行交流。

IT之家注意到，這項研究成果于上周二發表在《自然通訊》期刊上。蘇黎世聯邦理工學院的 Stanisa Raspopovic 在接受 KeystoneSDA 新聞社采訪時表示：“這種義肢讓截肢者感覺它更像身體的一部分。”

研究人員在測試這種新信號傳輸方式的三名患者身上觀察到，他們能夠更快、更安全地行走。Raspopovic 說道：“更好的機動性最終也有益于健康。” 據研究人員稱，測試對象在行走過程中還能集中注意力做其他事情，例如，他們在爬樓梯并倒背單詞時出錯率更低。

連接神經系統的義肢技術已經存在多年，但 Raspopovic 指出，此類舊技術會給患者帶來令人不快的刺激，例如皮膚上煩人的刺痛感，這是因為早期的神經系統義肢信號傳輸方式所致，“它們發送的是持續的電脈沖，這并不是我們神經系統的工作方式。”

Raspopovic 的研究團隊正是瞄準了這一問題。他們采用了所謂的仿生刺激技術，即模仿自然界的方式發送信號。“可以說，我們學會了神經系統的‘語言’，” Raspopovic 解釋道。

為此，博士生 Natalija Katic 開發了一個名為 FootSim 的計算機模型。該模型基于記錄足底特殊感覺細胞活動的數據，可以精確模擬足底感覺細胞在行走或跑步過程中的行為。

為了測試模型模擬足底信號的準確性，研究人員首先在貓的腿部神經和脊髓植入了電極。當他們從下方施加壓力于貓的爪墊以模擬貓步行的自然神經活動時，他們發現脊髓中記錄到的活動模式與研究人員用仿生信號刺激腿部神經后脊髓中出現的模式非常相似。

相比之下，傳統的僵硬刺激會在貓的脊髓中產生明顯不同的模式。Raspopovic 認為，這表明仿生刺激優于傳統刺激。

Raspopovic 表示，受自然啟發的信號比其他方式更有效，這個發現對其他設備也具有重要意義，例如脊柱植入物或腦刺激電極。