现在离现实更近了:有感觉的假肢
人类用手做很多事情:我们在杂货店里挤牛油果，挠狗狗的耳后，牵着另一半的手。这是许多失去四肢的人无法做到的事情。
科罗拉多大学博尔德分校的生物医学工程师雅各布·塞吉尔(Jacob Segil)正致力于为截肢者恢复触觉，其中包括伊拉克和阿富汗战争的退伍军人。
Segil是加州大学博尔德分校(CU Boulder)工程加课程(Engineering Plus Program)的讲师和转化研究中心(Center for Translational Research)的项目主任，他是实现科幻小说内容的长期努力的一部分:设计假肢也许有一天截肢者可以通过电子传感器感知周围的世界。想象一下卢克·天行者被戳到他的机械手后抽搐的样子。
“在我的领域，我们有一个黄金标准，那就是生理手，”Segil说，他也是美国退伍军人事务部的研究保健科学家。“我们正在尝试重现它，但我们仍然遥遥无期。”
很远，但比你想象的要近。通过凯斯西储大学和退伍军人管理局的努力，Segil和他的同事们使用了一种独特的“神经接口”，使少数截肢者恢复了他们失去的手指的触觉。在本月发表在该杂志上的一项新研究中科学报告在美国，该团队展示了这种感官恢复技术的有效性——帮助一名截肢者感觉他的手采取了一系列姿势，比如类似竖起大拇指的手势。
Segil最近从退伍军人事务部获得了100万美元的职业发展奖，以继续他的工作。对于Segil来说，这个项目是一个利用他的工程技能来帮助真实的人的机会。
Segil说:“我们很多工程师只会乐于做东西。”“但作为一名退伍军人事务部研究员，你的工作可以帮助那些为我们国家服务的人。这是一个强大的动力。”
身体感觉
Segil生长在一个医生家庭，长期以来一直着迷于将人体作为机器来研究——尽管这是一个相当复杂的想法。
Segil说:“它实际上只是一堆电线和驱动器，在你的头上有一个巨大的微处理器。”
这种兴趣使他获得了博士学位机械工程从科罗拉多大学博尔德分校毕业，并在两个退伍军人医疗中心(俄亥俄州的路易斯斯托克斯克利夫兰退伍军人医疗中心和科罗拉多州奥罗拉的落基山地区退伍军人医疗中心)之间担任博士后研究职位。在克利夫兰，塞吉尔与生物医学工程师达斯汀·泰勒合作，探索有感觉的假肢的好处。
在21世纪初，泰勒发明了一种方法，从本质上说，可以激活人类的神经系统。
他的接口被称为神经袖口电极，围绕神经并用电子脉冲对它们进行电击。把这些信号调整到合适的程度，它们就会传递到大脑，让大脑认为它能感觉到手指，即使没有手指可以感觉。
“我们在电线到达大脑之前就接入了它，然后大脑无法分辨它是来自手指还是来自我们的人工系统，”凯斯西医院教授、退伍军人研究所研究员泰勒说。
迄今为止，只有4名患者接受了接受这种感官反馈所需的手术。但Segil说，这个项目在义肢领域是一个巨大的突破。他解释说，尽管近年来人造手变得越来越高科技，但许多截肢者仍然选择不使用它们——很大程度上是因为这些设备是麻木的。
他说:“所有曾经使用过的假体设备都是‘脱离身体’的。”“它们是身体外部的工具。它们就相当于网球运动员和他们的球拍。”
在最近出版的案例研究之后，Segil和他的同事们开始探索感知假肢是否能做得更多——成为人体有意义的一部分。
研究人员与一名40多岁的志愿者一起工作，他六年前失去了肘部以下的手臂。他们给他的神经界面输入不同的感官信息模式，比如他捡起一分钱的线索。然后，研究小组让这名男子在把假肢藏起来的情况下，从7种姿势中决定自己的手的位置。
界面起了作用。经过足够的练习，这个人能够识别这七种姿势，准确率高达95%。
泰勒说:“当你有5个点的信息时，用户能够综合这些信息，以更广泛地了解手的状态。”
这个团队离他们的《星球大战》时刻还有很长的路要走。但这是一个好的开始。
Segil说:“我认为我们需要进一步深入这个人工和物理模糊化的化身空间。”“它超越了假肢，重新定义了人与机器之间的界面。”
讲述的故事
Segil计划用他的新资金进一步推进他的令人费解的研究，这些资金将在俄亥俄州和科罗拉多州的退伍军人事务部中心之间分配。他目前的工作将集中在义肢的心理学和工程学上——怎样才能让截肢者把他们的义肢视为真正的身体部位?他还希望科罗拉多州的患者很快就能接受自己的神经接口。
目前，这位工程师的灵感来自于那些自愿参加他最近研究的(匿名)人类受试者。
“每个截肢者都有自己的故事，”他说。“每个人都有身体上的伤疤，但也有情感上的胜利，他们如何度过每一天。这是一个很好的工作环境。”
