盖世汽车讯 据外媒报道，由比萨圣安娜高等学校（Sant'Anna School of Advanced Studies）牵头，并与克利夫兰诊所（Cleveland Clinic）合作的研究团队，揭示了大脑如何感知运动的新机制。相关研究成果发表于期刊《Science Advances》，有望为假肢肢体的感觉恢复与运动控制改进提供新思路。

研究人员整合了全球仅有的两套旨在恢复上肢假肢本体运动感觉（kinesthetic sensation，即运动觉）的神经-机器接口数据，发现大脑似乎并不是将这些信息作为孤立信号处理，而是将其解读为协调的手部抓握运动模式（即“协同作用”）。

肌动运动觉接口；图片来源：比萨圣安娜高等学校

运动觉（kinesthesia）即对肌肉运动的感知，对于实现自然的运动控制至关重要，从而增加直观使用假肢的难度。虽然肌肉振动可用于产生运动感知，但此类振动通常会同时刺激皮肤和肌肉，这可能会在使用假肢时干扰大脑的判断。

为解决这一问题，比萨圣安娜高等学校研究团队开发了一种肌动运动觉接口（myokinetic kinesthetic interface，简称MKkI），这是一种用于手部假肢的新型双向接口。该系统通过植入残余前臂肌肉中的微型磁体产生振动，以恢复自然的运动感觉。该系统与由比萨圣安娜高等学校孵化企业Prensilia开发的Mia Hand机器人手集成。

研究团队对一名现年34岁的意大利患者进行了为期六周的手脑接口测试。该患者能够感知到手部协调的张合动作，与真实动作非常相似。

论文第一作者、前比萨圣安娜高等学校博士生、现任慕尼黑机器人与机器智能研究所（Munich Institute of Robotics and Machine Intelligence，简称MIRMI）博士后研究员、慕尼黑工业大学（Technical University of Munich，简称TUM）研究人员Federico Masiero博士表示：“肌动运动觉接口的独特之处在于，它通过简单且微创的植入方式刺激肌肉，而无需接触皮肤。这种方法不仅可能成为理解人体运动控制机制的关键，也可能成为截肢后恢复运动感觉的重要途径。”

患者所感知到的协调性手部运动，与克利夫兰诊所研究人员开发的另一套运动觉反馈系统中的参与者感受高度相似。两种假肢接口系统在结构上截然不同：比萨圣安娜高等学校的方法基于植入式磁体，而克利夫兰诊所的方法则依赖外科神经重定向技术和机器人系统。

尽管如此，这两种通过特异性振动深层肌肉实现功能的运动觉接口，都产生了相似的感知结果：所诱发的运动感觉被感知为协调性的手指运动，而非分离的独立信号。两个研究团队还观察到，通过各自接口传递的一些感觉信息，患者能够感知到，但使用者并不会立即意识到这些感觉。

综合两组研究结果表明，大脑对来自肌肉的运动感觉组织方式，比此前理解的更加协调化，也更具潜意识特征。这一发现为实现更直观的假肢控制铺平了道路，并可能在未来应用于中风康复、癫痫治疗以及疼痛管理等领域。

克利夫兰诊所的该研究协调负责人Paul Marasco博士表示：“能够比较两种截然不同接口独立生成的数据，使这些发现更具说服力。这为我们设计更自然地与神经系统协同工作的治疗方案和设备提供了更坚实的基础，最终目标是改善患者的治疗效果。”

研究展望：迈向永久植入

团队的下一步目标，是利用此前读取植入磁体位置的研究成果来控制假肢，同时通过叠加振动向磁体“写入”信息，以恢复自然感觉知觉。长期目标则是开发永久植入式系统。

目前的这些项目，以及团队此前的合作研究，为将自然抓握感觉与直觉化运动控制结合应用于手部截肢患者奠定了基础，这有望显著提升新一代更接近人体功能的假肢设备性能。

该接口的发明者及研究协调人Christian Cipriani表示：“我们的方案目前仍是一个初步验证平台：该植入装置被设计为持续六周，我们认为这一周期足以完成对接口实用性和有效性的初步验证。实验结果非常令人鼓舞，这促使我们进一步探索永久植入式解决方案，以便在更长的时间跨度内对更多参与者进行接口研究。”