閉上眼睛，將兩根手指合攏。實現這一動作的感覺是本體感覺——一種反饋，它告訴你的大腦身體部位在哪裡以及它們在做什麼。“本體感覺對於所有人類運動至關重要，”麻省理工學院的生物醫學工程師泰勒·克萊茨說。
科學家們在利用神經系統控制機器人肢體方面取得了巨大進步，但提供這種感覺反饋已被證明更具挑戰性。然而，現在，由麻省理工學院的生物力學工程師休·赫爾領導的團隊創造了一種具有本體感覺的假肢腿。“這是假肢缺失的基本組成部分之一，”克利夫蘭診所的生物醫學工程師保羅·馬拉斯科說，他沒有參與這項研究。
當一個肌肉伸展時，另一個肌肉收縮，這種肌肉的聯動是肢體位置感的核心。在傳統的截肢手術中，外科醫生將剩餘的肌肉綁在骨頭上，限制了運動並破壞了這種動態關係。5 月份發表在《科學轉化醫學》雜誌上的這項新技術，包括將新的肌肉對移植到膝下截肢患者的截肢部位。皮膚電極拾取移植肌肉中的電活動，並使用它來控制假肢腳踝中的電機，而假肢腳上的感測器將本體感覺反饋傳輸到肌肉。“將這些反饋返回到為處理它而構建的系統中，是一件非常重要的事情，”馬拉斯科說。
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該手術恢復了接近自然的肢體控制。當爬樓梯時，患者會像未受傷的人一樣無意識地彎曲他的機器人腳。“這是突發反射行為的首次演示——這些重要但無意的行為在我們走在困難地形時會表現出來，”該研究的主要作者克萊茨說。在另一個首創中，研究人員表明，包括來自腳踝扭矩感測器的反饋，使患者能夠更精確地控制他踩踏板的力度。“這裡的新穎之處在於能夠提供大腦知道如何解釋為位置、速度和力量感覺的反饋，”克萊茨解釋說。
這些感覺似乎賦予了一種所有權感。“患者說了一些描述身體化的事情，比如‘機器人已成為我的一部分’和‘我的腿回來了’，”赫爾說，他自己也是一名截肢者。當患者的女兒問他是否感覺像個半機械人時，他告訴她，“不，我感覺我有一隻腳。”