意念控制的仿生腿能让截肢者更顺畅自然地移动

传统假肢的性能越来越好，但仍无法达到大多数人认为理所当然的流畅自然步态。它们依靠机器人传感器和程序来"伪造"正常步态，因此远非完美。现在，麻省理工学院和布里格姆妇女医院的研究人员提出了一种创新解决方案，将控制权交还给使用者的大脑。

这项研究发表在上个月的《自然医学》（Nature Medicine）杂志上，详细介绍了一种名为"激动-拮抗肌神经接口"（AMI）的开创性外科技术。这是一种新的截肢方法，旨在保留无缝肢体控制所需的神经和肌肉连接。

从根本上说，AMI 将假肢与残肢的肌肉重新连接起来，使这对肢体仍能相互"对话"，并将重要的位置感传递给大脑。这些肌肉信号由机器人控制器处理，该控制器会决定假肢踝关节的弯曲程度，并计算必要的扭矩和输出功率。

研究小组在七名装有动力假肢的 AMI 患者身上测试了这一界面。结果令人大吃一惊--AMI 患者能以正常速度漫步，自动适应斜坡和障碍物，甚至能完成更复杂的动作，比如在爬楼梯时将假肢的脚趾指向上方。

首席研究员休-赫尔（Hugh Herr）称这是"历史上第一项假肢研究"，展示了神经对腿部的完全调控。在这里，神经系统单独驱动自然的生物步态，与任何机器人控制算法无关。从根本上说，AMI欺骗大脑，让它认为假肢只是它直接指挥下的另一个生物肢体。

如此有限的神经输入是如何实现全方位运动的呢？研究生莱尼-宋（Lenny Song）说："只要稍微增加截肢肢体的神经反馈，就能恢复显著的仿生神经可控性，达到让人们直接通过神经控制行走速度、适应不同地形和避开障碍物的程度。"

研究人员将 AMI 组与使用相同动力假肢的七名传统截肢者进行了比较。AMI患者在各项指标上都优于他们--行走速度更快，动作更流畅，假肢和完好肢体之间的协调性更好。他们甚至可以用正常的力量推离地面。

AMI患者也减少了疼痛、肌肉萎缩和其他传统截肢带来的困扰。虽然他们的肢体只能获得约20%的正常神经数据，但这足以让大脑隐藏的生物仿生运动天赋发挥到极致。

当然，目前的 AMI 手术仍然是复杂的外科手术。但赫尔的终极愿景是通过将生物系统与意念控制仿生技术相结合来"重建人体"。