因疾病、交通事故、運動創傷等原因肢體受損并嚴重到必須截肢的患者，有生之年基本無法再恢復其該部分肢體的正常功能。雖然隨著近來科技的發展，人們已經開發出許多先進的技術，將復雜的神經學與力學、人工智能、3D打印、仿生材料等融入假肢的研發中，但都難以達到人類肢體自然活動時的真實、自然感覺。

不過本周三發表在《Science Translational Medicine》雜志上的一項新研究中，來自密歇根大學的外科醫生和計算機科學家們報告了一種新的腦控假肢方法。研究人員利用微型肌肉移植物放大患者手臂神經信號，使患者能夠僅僅通過大腦思考預期的手指運動來實現對假肢的精確控制。

目前，該技術已完成首次的人體測試，并在300天的觀察期內，保持了穩定的準確性控制。

事實上，多年來人們一直試圖通過捕捉傳遞大腦指令至手臂的神經信號來精準控制假肢，但要達到這一效果很難。首先，截肢后殘余的神經信號都非常微弱，獲取艱難，而在神經中加入“信號探測器”等又會導致疤痕的產生，不僅干擾原本的信號，且埋下神經瘤的隱患。

如何安全有效的放大神經信號？

密歇根大學的研究人員想到了一個新方法，通過將神經信號與肌肉相連來增強神經信號。

在截肢手術中，神經雖然被切斷了，但依然處于興奮狀態，它會持續再生生長以找到可附著物，而將肌肉包裹在被切斷的神經末端，就得以使神經在植入肌肉中再生發育，肌肉燃燒時在神經周圍產生強電場，原本微小的神經信號便被放大。同時，這種方法也能減輕截肢后常見的部分類型的疼痛。

在過去大約10年的時間里，密歇根大學的研究人員都在致力于如何讓被截斷的神經擁有自己的微小肌肉。

研究人員從手臂斷面中的每條主要神經中分離出一束束的神經纖維，并將每束神經纖維包裹在一塊只有回形針大小的肌肉組織（通常從大腿處獲取）中。這相當于是在人的前臂或二頭肌內創造一套新的手指肌肉。

研究人員對4名受試患者進行了該技術的試驗，結果顯示，肌肉移植部位附近的皮膚植入電線很輕易的就接收到了經肌肉放大的神經信號。“與以前的結果相比，我們看到了神經記錄的最大電壓”，該研究的共同領導者之一、密歇根大學工程學院生物醫學工程系副教授 Cindy Chestek 表示，在此之前，如果想從神經上得到信號，一般只能得到10-20微伏的微弱信號，但現在可以得到幾百微伏甚至更多的信號。

隨后，利用“學會”將電信號轉換成有意識動作的計算機算法對接收的神經信號進行解讀，并實時轉化、傳遞給假肢，患者實現對假肢的精確控制，可以準確的拿起小玩具塊和食品罐，用鉗子夾起積木，不停地移動手指，拿起球形物體等。并在300天的觀察期內，在不重新校準系統的情況下，仍然保持著相同的控制程度。

如果患者想要移動拇指，他們只需要想象，因為學習是在計算機算法中，而不是在人身上，研究人員表示，即使是在肩膀附近截肢，計算機也能識別出哪些微小的肌肉在收縮，以及收縮的幅度，從而分辨出不同的有意運動——例如食指和拇指的彎曲。

“現在我們可以讀取與單個拇指動作、多自由度拇指動作、人體手指相關的信號，這為假肢患者打開了一個全新的世界。”Chestek表示。

當然，這項技術還需要進行更深入和更多的測試，同時，研究人員表示，未來他們計劃開發一種不需要電線連接皮膚的小型植物物，也不需要隨身帶有電腦，更加的方便、輕巧、便利。人們將能在家中和日常生活中自由的控制機械肢體。