不仅能恢复行走能力，还能感受到空间位置。

这标志着人类历史上的一个里程碑，膝盖以下截肢的病患得以借助神经信号来操控机械义肢，进而以接近自然的步态重新踏上行走之路。

这项研究源自麻省理工学院。患者若要实现这一目标，必须接受特定的手术，并将非侵入式的表面电极安装于机器人假肢的小腿部分。相关论文已于昨日发表在《自然医学》杂志的子刊上。

人类的多数身体动作均由一对对交替舒展与紧缩的肌肉所主导。在常规的膝部以下截肢手术中，这些肌肉间的协调作用遭到破坏。这一变化导致神经系统难以辨识肌肉的具体位置和收缩的快慢——而这些感知信息对于大脑判断如何操控肢体动作极为关键。

经历过此类截肢手术的人可能难以操控他们的假肢，这主要是因为他们无法精确地感知自己肢体在空间中的具体位置。不过，现在他们有了内置的机器人控制器作为依靠，借助这些控制器，他们能够实现感知。此外，这些机械腿还配备了能够检测并应对斜坡和障碍物的传感器。

紧接着，发生了一系列令人称奇的现象。这些配备了神经接口的患者，他们行走自如，无论是平地、楼梯还是斜坡，都能轻松应对。更为神奇的是，他们甚至可以在不经意间绕过障碍，这一切都显得那么自然，仿佛是下意识的行为。正如麻省理工学院实验室教授、论文共同作者休·赫尔所言。即便他们的腿部构造由钛合金与硅胶材料构成——这些机电装置——所佩戴的仿生肢体在触感上仍旧十分真实，动作流畅自如，尽管它们并不具备意识。

此技术依赖对截肢区域进行的手术操作，旨在构建研究人员所命名的兴奋剂-拮抗剂肌神经接口（AMI）。随后，流程包括将肌肉对（对于膝下截肢，则是两对肌肉）进行连接，并引入特定的合成部件。

新型机械腿的人机接口在人体与机械之间搭建了互通的桥梁。肌肉感应电极将信息传递至假肢内部的小型计算机，该计算机将接收到的信号解读为踝关节与脚掌关节的弯曲角度及力度。同时，它也会将假肢的位置信息反馈回来，帮助恢复肢体在空间中的位置感知，即所谓的本体感觉。

这种独特的操控方式远远超越了人们的想象，佛罗里达大学的神经机械工程师如此阐述。「在过去八年里，他们逐步研发了这一创新技术，并取得了令人鼓舞的仿生小腿研究成果。」值得关注的是，最新发表的研究中，参与者的数量较以往研究有所增加，包括七位接受治疗的患者和七位接受对照的患者。

在本次实验中，研究人员特意让参与者以不同速度在平坦地面行走，攀登斜坡和楼梯，同时还要绕过设置好的障碍。

与之前的机械腿相比，AMI用户的行走姿态更为流畅，更贴近人类自然肢体的动作。在复杂地形中，这种更自然的动作能够增强活动的灵活性。另外，在多项研究中，科研人员发现使用新型机械腿还能带来能量消耗降低、身体负担减轻等益处，甚至为部分截肢人士带来了额外的便利。

Song 博士，作为论文的共同作者和MIT博士后研究员，表示他们对仿生装置的效能感到震撼。该装置的假肢接口仅传递了肢体向脊柱传递的常规信息量的18%，然而这一比例已足够使患者恢复到正常步态行走。

这里的一个重要发现是，仅对截肢肢体进行微小的神经反馈增强，便能显著提升其仿生神经控制能力，进而实现让人能够通过直接神经调节行走速度、适应各种地形以及绕开障碍物的功能。

仿生腿的下一步

马萨诸塞州妇女医院已将 AMI 截肢技术确立为常规操作，该论文的合著者正是该院的一员。考虑到患者对机械或非机械假肢的需求，这种技术（或类似技术）的应用前景可能远超现有研究的边界。截至目前，全球已有约 60 位患者接受了肘部、膝盖上方或下方的 AMI 手术。

德国医生表示，按照惯例，类似他这样的截肢患者有资格接受 AMI 康复治疗，他正在慎重思考是否进行这项手术。截肢者联盟的统计数据显示，目前已有超过两百万美国人丧失了肢体，而美国每年大约有近二十万人的小腿被截除。

该论文的作者之一，MIT 教授 Hugh Herr。

在机器人技术领域，已经问世了与神经接口相容的商用型腿部假肢。目前，亟待攻克的关键技术在于如何优化截肢部位与假肢之间的连接部分。Herr 表示，实现这一界面技术的商业化应用，可能还需大约五年的时间。

Herr提到，他们的长远愿景是实现神经系统的融合与具体化：将机械腿融入人体，使其成为身体的一部分而非单纯的工具。这一项新的研究成果，被视为实现这一目标的重要阶段性进展。

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