清亮如水

jiankangde

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  這種假肢在70年代由 Simpson 等人提出,名字叫做 EPP(延伸性生理本體感受假肢)。在使用的過程當中,由於假肢手的觸覺可以傳遞到健側的肩部,所以佩戴者能夠辨識出觸碰到的物體是軟是硬。正因為有了這種替代感覺,所以這種“低科技”假肢反倒很好用。

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  實際上,假肢手的廢用棄用率居高不下,主要的問題之一就是“麻木無感”。為了把假肢手與外界的互動信息回傳至人體,研究者們提出了各種激動人心的方法。比如在腦皮層植入刺激電極、在外周神經埋入電極、震動體表皮膚“映射”外界感受、以及在截肢殘端進行無創電刺激等。

  有了這麼多將假肢手的感知傳遞給人的途徑,在可以預見的將來,我們將分辨不清工具和人的界限。

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  《科學-轉化醫學》(Science Translational Medicine)雜誌 2018年3月14日也出爐一篇研究[3],證明能通過震動皮膚,把假肢手的觸碰感覺傳遞給佩戴者,顯著提升佩戴者的運動功能。這篇文章首次證明了“映射式”感覺反饋能夠顯著提高假肢手佩戴者的運動功能。這對於神經感覺反饋的研究而言,無疑是非常振奮人心的消息。

  人工造一個腦:

  從弗蘭根斯坦到 Kleo

  自然進化賦予了人類非同尋常的運動能力。雖然波士頓動力等黑科技企業已經陸續發布各種靈巧運動的機器人,但是人在運動中具備的靈活、抗擾、省能源、低帶寬等特性,機器人還難以望其項背。

  人體運動之所以靈活高效,很大程度上要歸功於神經係統對運動的調節和控製。

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  連線網站(wired.com)2018年3月9日報道了美國南加州大學兩位教授Sanger 和 Valero-Cuevas的"機器貓Kleo"研究[4],采用仿真的神經元讓一隻名叫Kleo的機器貓得到正常步態。這兩位教授提出了一種新穎的仿生運動控製的途徑。他們在芯片或者計算機上仿真出類似人體的神經元,神經元之間講的是神經係統的通用語——神經脈沖。這種係統能夠在不經刻意雕琢的情況下,湧現出一些非常類似人體的應激現象,比如膝跳反射等。

  它的本尊寵物貓Kleo(下)。圖片來源: wired.com(照片由Valero-Cuevas教授提供,貓也是他提供的)

  這項技術叫做神經擬態計算(Neuromorphic Computing),研究者們利用類似的技術實現了高達1000 幀/秒的攝像機、記憶芯片、認知機器人等。連線網站(wired.com)報道的視頻中, 課題組利用神經擬態技術製作了機器貓 Kleo的運動控製模塊,她采用繩索牽引來模擬肌肉牽拉骨骼,並利用仿真的神經元網絡來獲得步態、應激能力、以及學習能力。在此之前的2017年,這個課題組在人體標本手(也就是屍體手)上再現了類似人類手的運動功能[5],內部代號“弗蘭根斯坦工程(Frankenstein Project)”。

  我自己在博士後階段參與了此項研究,這項工作在上海交通大學正在繼續推進,將神經擬態技術拓展到假肢手的仿生控製。希望在不久之後,采用了神經科技的假肢手不僅美觀真實,而且還能剛柔並濟、靈巧隨心。

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  結語

  神經科技的發展,根植於人類與生俱來對自身的好奇,也閃耀著人性中關懷的光芒。在短暫的遺憾之後,神經科技領域的研究者正在重新集結,並承擔起一項共同的使命:

  無論你是誰,你若失能,神經科技不會放棄你。

  • ۹۷/۰۱/۰۲
  • qiu chen

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