机械义肢——感觉机制的还原
试问，在机械义肢的控制上，我们离真正意义上的“心想事成”还有多远呢？ 作者简介： 马来西亚人， 目前就读北京某高校的医学院硕士学位， 大学主修动力机械工程学，辅修中国文学。 导读： 近十年来，意念控制的机械义肢发展迅速，再加上机器学习领域的崛起，解码脑电、肌电的技术越发成熟，机械义肢的控制也更精细、迅速， 3D 列印技术也让人们更能负担得起此类义肢。现在最大的问题不再是如何造一台机械义肢，而是要怎么把机械义肢做得更好。 2016 年，在《 Nature 》上发表的一篇文章《追溯义肢的电子肌肤》也是在这方面的一篇高引，他们从人造皮肤的选材、设计到神经的接口都全面地讲述了一遍，接下来我们会针对这篇文章做一个简要的概述。 2011 年 7 月 14 日，美国西北大学的 Todd Kuiken 站上 Ted 的舞台讲述了一个让世人震惊的概念：我们的智能义肢不仅可以由意识操控，还能拥有触觉的回馈。然而我们知道要达到通意识控制的义肢，最大的难点在于机械系统与神经系统的桥梁，要想通过检测神经系统上几微伏特的微小变化来解码复杂的肢体动作，是几乎不可能的事情，再加上当时深度学习尚未普及，要建成这一桥梁是极度困难的。那试问要怎么才能做到真正意义上的“心想事成”呢？当时候 Todd Kuiken 的团队，他们想到了一个好主意：肌电。 图 1 取自 Ted 的 《 A prosthetic arm that feels 》 图 2 正在进行新型生物机械义肢实验的被试 Je sse Sullivan 和 Todd Kuiken 博士 他们给意外失去上臂的杰西·素丽凡做了点小手术，改动了原本伸向手臂、已断开的周围神经，让它们长进胸肌里，让原本控制手部的神经元，变成在控制胸肌了。他们因此只需让杰西想象驱动特定的手臂动作，同时测量胸部肌肉的电压特征（肌电比起神经元的电压更好测量），就能解码出确切的手臂动作。除此之外，杰西也发现在他手术后的胸部位置上，居然长出了 “ 手的触觉 ” 。这让原本已经失去双臂的杰西再次体验到失去已久的手部触觉，这是让科学家们雀跃不已的，这是历史性的一刻，智能机械义肢也正从科幻走入了现实。 试想想，要是哪天我们失去了触觉、痛觉或者冷热觉，纵使我们还是能对身体操控自如...