科学家用“隐藏”神经信号指令控制仿生假肢

奥地利维也纳医科大学与英国伦敦帝国理工学院团队开发出一种新方法，能精确捕捉并解码上臂截肢者残肢中“隐藏”的神经信号，并将其转化为对仿生假肢的精确运动指令。这项成果发表于近期《自然·生物医学工程》，为研发下一代更智能、更直观的仿生假肢铺平了道路。

团队为3名上肢截肢的志愿者植入了一种新型40通道微电极阵列。这些电极被植入经过靶向肌肉神经支配(TMR)手术改造的肌肉中。TMR手术通过将截肢后残存的臂部神经重新连接到上臂残存的肌肉上，创造出新的生物接口，使得原本用于控制手和手臂的神经信号能够在肌肉收缩时被检测到。

通过结合TMR手术与高密度植入式微电极，团队首次实现了对单个运动神经元活动的直接测量。这些神经元位于脊髓，负责将大脑的运动指令传递给肌肉。实验中，参与者被要求在脑海中想象使用他们的“幻影手”执行各种动作，如伸展手指或弯曲手腕。研究人员同步记录电极捕捉到的神经信号，并将其与特定的运动意图进行匹配。

分析结果显示，即使在截肢多年后，大脑发出的复杂运动指令依然完整地保留在神经系统中，且这些精细的信号可以通过数学算法被有效解码和重建。

这一突破意味着未来的仿生假肢将不再依赖简单的肌肉收缩模式进行粗略控制，而是能够响应使用者更精细、更自然的运动意图。目前的研究成果也为下一代无线植入式设备的开发奠定了基础。这类设备有望在未来实现将神经信号直接、实时地无线传输至仿生手或其他辅助系统，最终帮助截肢者恢复接近自然的肢体功能。