要点:
在现代，义肢可以通过用户的意念控制，借助人工智能辅助，并减轻幻肢痛的发作。理解如何通过义肢唤起感觉至关重要，因为四肢和附肢不仅仅是机械工具。触觉使人们能够感知经验，缺乏触觉将导致与外界的脱节。
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追溯到古埃及，已知最早的义肢之一被称为“开罗脚趾”，它展示了超越装饰性的迹象。尽管距今已有3000年的历史，这些由木材和皮革制成的手指在设计时考虑到了灵活性，表明它们不仅外观出众，还提供了实用功能。
自那时起，人们一直在不断寻找方法来改善截肢患者的生活质量。早在15世纪，工程师们就开始将绳索、齿轮和弹簧等机械元素融入义肢中，以便人们能够抓取物体和弯曲关节，尽管当时的功能还有限。义肢设计旨在执行特定任务，例如拿盾牌或演奏钢琴。随着对材料如橡胶、塑料和轻金属的发现，人们对义肢变得更加满意。
在现代，义肢可以通过用户的意念控制，借助人工智能辅助，并减轻幻肢痛的发作。理解如何通过义肢唤起感觉至关重要，因为四肢和附肢不仅仅是机械工具。触觉使人们能够感知经验，缺乏触觉将导致与外界的脱节。
尽管工程师在通过义肢实现触觉反馈方面取得了令人印象深刻的进展，但对其他感觉的研究相对较少。 EPFL的贝尔塔雷利基金会转化神经工程主席表示：“温度是恢复机器人感觉的最后前沿之一。这是我们第一次真正接近恢复截肢者的全部感觉。”
研究团队正在开发一种能够实现这一目标的设备。他们最近在《医学》杂志上发表的最新研究表明，这一设备不仅可以帮助人们区分温度，还可以与现有的义肢配对。他们将这项技术称为“MindTouch”，之前的一项研究解释了它如何利用“幻热感觉”。
MindTouch的原理<br data-mce-fragment="1">幻觉（又称幻肢症候群）是指缺失的肢体仍然产生感觉的现象。例如，如果一个人的手被截肢，他们有时可能会感觉到缺失的手在移动，甚至被触摸。据相关数据显示，大约60至80%的截肢者表示有幻觉，对某些人来说，这些幻觉甚至可能带来疼痛。
然而，MindTouch利用幻觉来发挥其优势。这一过程首先由研究人员绘制截肢者残肢的图像，以确定在经历热或冷刺激时可靠引发幻觉的区域。通过几次绘图过程，他们确定了最能持续引发幻觉的区域。接下来，他们使用一种名为“thermode”的装置对使用者的义肢进行改造。热电极放置在残肢的特定区域，向残肢的神经发送温度信号。这些温度信号由安装在义肢指尖的传感器接收。
在当前的研究中，研究人员寻求了一名已接受过桡动脉截肢手术的57岁男性的帮助。参与者报告存在轻微的幻肢痛或无幻肢痛。在超过130天的时间里，研究人员进行了热图绘制，然后通过MindTouch增强了参与者的义肢。随后，他们进行了一系列测试，以确定他是否能感知到温度变化。正如研究的一位参与者所解释的那样：“对我来说最令人印象深刻的是，当实验者将传感器放置在自己的身体上时，我可以通过我的幻觉感受到另一个人的温暖。”
在第一项测试中，参与者被要求将假手放置在三个难以区分的棕色瓶子周围，这些瓶子装有热水、冷水或温水。第二项测试要求参与者在闭上眼睛的情况下辨别铜、玻璃或塑料板。另一项闭眼测试要求他判断自己是否触摸到真人手还是人造硅胶手。第四次也是最后一次测试，让他对相同的不锈钢立方体进行分类，这些立方体有的是热的，有的是冷的。 “我们的目标是开发一种整合触觉、本体感觉和温度感觉的多模态系统，”洛桑联邦理工学院的神经工程师研究作者向外界表示。 “有了这种类型的系统，人们将能够告诉你'这是又软又热'，或者'这是又硬又冷'。”
MindTouch让患者重新感知
在使用MindTouch的情况下，参与者在瓶子测试中取得了出色的成绩，准确率达到了100%。在蒙眼测试中，他能够观察到更微小的温度差异，在80%的时间内正确区分了真人手和人造手，在67%的时间内正确地区分了各种材料，并且轻松地区分了塑料和铜。最后，在不同区块的排序过程中，他正确放置了153个区块中的114个，准确率为64%。在所有这些测试中，当MindTouch关闭时，他的准确度下降到了偶然水平。在瓶子分类测试中，仅为33%。
有趣的是，在两项测试（瓶子和材料分类）中，他使用MindTouch的表现与使用完好无损的手的表现一样出色。相比之下，义肢的测试涉及握手测试。研究人员认为，其他触觉，例如皮肤纹理，也可能造成了差异。
总的来说，热觉在400天内保持稳定，并且由于该设备是非侵入性的，因此没有记录到任何不良影响。
展望未来，该团队希望将他们的研究扩展到更大的群体，并确定气温和湿度等实验室外因素如何影响MindTouch。他们还指出了一些需要克服的挑战，其中最主要的是设计一种方法来整合多个热电极，以唤起某人幻触的较大部分。他们还需要找到一种方法来小型化电池和控制器单元，以更方便用户使用。
“但这些挑战是值得付出努力的，因为长期使用热假手可以为义肢使用者打开全新的视角。我们第一次可以设想恢复自然感觉的多模式调色板的可能性。”研究团队对外表示。
