人脑可控仿生手，科幻照进现实

　　一个可预见的未来是，科学家将创造一条有活力的纽带，即生命桥，它将把人周边神经系统与仿生手臂连接起来。

　 　为达到这个目标，科学家将先在实验室栽种神经，再将它们与微细的导电丝边缘结合在一起，然后神经元将被缓慢地拉开，促使神经轴突可舒展、可伸出。随后， 科学家将起桥梁作用的纽带安置在残肢处，众多的神经轴突会伸出且跨越纽带，这就使大脑脊髓与人造手臂之间的活动信号变强并默契起来。手抓草莓将成为现实。

　　运用一种新的方法，可将仿生手臂、手与人体神经系统连接起来，随后大脑就能平和地操控假肢，像自己天生的手臂一样。

　 　在科学幻想电影中，最具代表性的场景是空中步行者卢克意外地测试他新的人造前臂和手，星球大战英雄能通过伸展和收缩的活塞键来演示他可沿着腕关节来活动 大小手指，而且他还能感觉到机器人外科医生在用针刺他的手指。空中步行者不单是通过思维来活动其假手，而且感觉就像自己拥有的真手一样。观众都没有看到的 真相这是人与机器相结合的结果。

　　人体每个部位、每个“零件”都有独特的功能，任何缺损残疾都对生存带来严重影响，尤其是断臂残肢更会对生活带来诸多烦恼。根据《科学美国人》最近的报道，宾夕法尼亚大学两位神经科学家凯希·卡伦和道格拉斯·史密斯教授为让断臂缺手患者有更好的生活质量，探索研制出了由大脑神经冲动转化为电子信号来达到操控仿生臂运动的装置。

　 　迄今为止，在电影世界之外，还没人能将人的神经与导电丝嫁接在一起，更不用说控制人造手臂了。而神经系统又须依赖细胞去磁化，并在神经细胞间隙处释放可 使用的化学信号。经过科学家的潜心研究，已成功运用先进的纳米技术和感官组织工程在人体神经与仿生手之间搭建桥梁。残肢患者有望像科幻电影中的天行者一 样，自如活动肢体。

　　将机动装置和感官信息输入相结合

　　使用该方法来操控仿生手，一大挑战是手臂上端必须有高度的功能 性，而且又要具有折转假手上精确运动的控制装置，并努力要求能成功连接到大脑自身的心理智力图，然后再反馈来输送神经信号到控制前臂的特定肌肉纤维，使患 者知晓何时能接收有关压力信号，包含从手臂到手的位置、拉力调节、动力及手和手臂所需的神经信号。这一感官信息的反馈有益于帮助大脑来决定补充多少肌肉纤 维可达到仿生手活动所需的动力。

　　两个主要方法：

　　第一步先创造一个在身体和假肢之间有用的接口，以选定神经系统的位 置。设计师两个主要的选择：首先是能起相互作用的中枢神经系统（连接大脑或者是脊髓），或者进一步另辟可用途径，即周边神经系统，借助神经在脊髓和身体其 余部分之间拉伸。到目前为止，大多数研究人员都集中于将大脑作为起点，目前已有近12名患者试着将仿生手臂及手直接与大脑连接，其中一位因中风而瘫痪的女 性患者运用大脑接合口，通过自引思维，使用机器人手臂来喝杯中的咖啡。

　　2012年，DARPA（美国国防部先进项目研究计划局）提出一 项倡议：在几位个别上肢患者身上使用细微的电极丝穿插到大脑来控制当今最具科技水平的仿生臂。通过以上两个实例来看，神经元能录下来自通过电报丝连接的颅 骨内浮现的主观臆测信号，但欠缺点是大脑组织视穿插进来的电极丝为外来入侵物，造成某些炎性反应，最终在植入的电极周边形成结疤，反过来结疤处的神经细胞 数减少，导致信号变弱。这些状况经过科研人员不断改进，情况已大为改善。

　　外围神经系统“施以援手”

　　对于患者来说，尽 管受到某些影响，神经细胞减少，但中枢神经系统都存在有1000亿以上的神经细胞。而外围神经系统多半由神经纤维组成，通常称之为轴突，它们捆绑在一起形 成神经束，实质上这些轴突含有很长的凸出体，有的竟长达一米以上。就是它们在中枢神经系统与身体其他部位之间传递电子信号。外围神经纤维中，有些连结到脊 髓直到肌肉，因而许可大脑由脊髓输送信号来控制类似运动的作用。

　　其次外围神经纤维依赖感觉信息例如臂膀部位，以及来自身体到脊柱的温度和触觉，然后再传达到大脑作进一步处理，相类似的还有周边神经系统轴突也能指导动作，它使大脑保持与各种不同运动信号之间的协调，来适应多样化动作的需求。

　　神经也可“栽种移植”到人体

　　科研人员认为仿生手臂的灵巧控制最终将会和生命组织连结起来，幸运的是人的肌肉不只是人体组织的一部分，而且还能受神经支配，促使其进行活动。可喜的是，通过科学家攻关，神经还可栽种，也能移植到人体神经组织中去，成为其家庭中的一员。

　 　六年前，美国科研人员就曾经移植神经纤维作为中介物到患者断裂的残肢，作为神经轴突的替代物，并和仿生手的导电丝搭建了一个神经桥。建桥先要计划出被种 植神经纤维的长度如何足够跨越一大群轴突和电子装置的间隙。史密斯教授研制成功一种在细胞培养过程中，伸长神经轴突的技术，并取得实际所需的长度。它还会 逐日增长，这对搭建与大脑神经相连接、有生命活力的神经桥起到至关重要的作用。