人類能夠自然地感知到他們的肢體位置、移動速度和扭矩，這些感知并不需要肉眼觀測就能夠感知肢體的位置，即所謂的本體感受，允許人類精確控制身體運(yùn)動。然而，研究人員無法重建有假肢的人的感覺，限制了他們準(zhǔn)確控制運(yùn)動的能力。

麻省理工學(xué)院的研究開發(fā)了一種稱為激動劑 - 拮抗劑神經(jīng)界面（AMI）的范例，這是一種肢體截肢的外科手術(shù)方法，涉及保留截肢的動態(tài)肌肉關(guān)系。該方法在人類患者實(shí)施之前通過麻省理工學(xué)院進(jìn)行了廣泛的臨床前實(shí)驗(yàn)。

在該研究中，關(guān)于關(guān)節(jié)位置，速度和扭矩的信息從假肢轉(zhuǎn)移到神經(jīng)系統(tǒng)中。為了將信息傳遞給神經(jīng)系統(tǒng)，研究人員使用了身體在本體感受中自然產(chǎn)生的相同生物傳感器。AMI方法使用兩個相反的肌腱，這些肌腱通過手術(shù)連接成串聯(lián)。當(dāng)一個肌肉收縮和縮短時，另一個肌肉伸展，反之亦然。

該運(yùn)動允許肌腱中的天然生物傳感器將電信號傳輸?shù)街袠猩窠?jīng)系統(tǒng)。因此，肌肉速度，長度和力量信息被大腦解釋為天然關(guān)節(jié)本體感受，就像肌肉 - 肌腱本體感覺在人體關(guān)節(jié)中自然地起作用一樣。

由于肌肉具有天然的神經(jīng)供應(yīng)，當(dāng)這種激動劑 - 拮抗劑肌肉運(yùn)動發(fā)生時，信息通過神經(jīng)傳遞到大腦，使人能夠感覺到這些肌肉的運(yùn)動，包括它們的位置，速度和負(fù)荷。而激動劑 - 拮抗劑神經(jīng)接口與電極連接，使研究人員能夠檢測肌肉的電脈沖或允許它們向肌肉施加電力使其收縮。

當(dāng)受試者正在考慮移動他們的腳踝時，映射到該仿生腳踝的AMI來回移動，通過神經(jīng)向大腦發(fā)送信號，使截肢者真正感覺到他們的仿生腳踝在整個過程中移動整個角度范圍。然而，根據(jù)研究人員的說法，在神經(jīng)本體感受期間發(fā)生的電子語言難以解碼。

研究人員還建立了一個假肢，在截肢手術(shù)后使用AMI肌肉上的電極與患者的周圍神經(jīng)系統(tǒng)電連接。這樣就可以比較AMI患者與其他四名患有傳統(tǒng)膝下截肢且患有相同假肢的患者的運(yùn)動。他們發(fā)現(xiàn)AMI患者對假肢裝置的運(yùn)動有穩(wěn)定的控制，并且比傳統(tǒng)的膝下截肢患者更有效。AMI患者還具有更自然，反身的行為，例如在走下樓梯時將腳趾向下一步伸展。

AMI患者還報(bào)告感覺仿生踝和腳是他們身體的一部分，而傳統(tǒng)的截肢患者感覺與假體脫節(jié)。這些證據(jù)可以證明患者的大腦和脊髓采用了假肢，就像它們的生物肢體一樣，使這些生物通路再次變得活躍。

進(jìn)行下肢截肢手術(shù)的患者很難通過假肢獲得體感是開創(chuàng)性的突破。被截肢患者增強(qiáng)的體格感是對仿生肢更好控制和反饋的有力結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)希望看到有創(chuàng)傷截肢的人開始尋找這種類型的手術(shù)和假肢接口 - 它可以為截肢者提供更高質(zhì)量的生活。”

目前，已經(jīng)在其他九名膝下截肢患者中實(shí)施了AMI技術(shù)，并計(jì)劃進(jìn)一步開發(fā)該技術(shù)，以適應(yīng)膝上，肘下和肘上截肢。在以前，人類已經(jīng)以類似工具的方式使用技術(shù)，而現(xiàn)在開啟了設(shè)備互動的全新時代，完整的神經(jīng)學(xué)體現(xiàn)，這些設(shè)計(jì)可以真正成為人類肢體的一部分。”