 |
|
| |
| 克劳迪娅•米切尔在新闻发布会上演示她“仿生手臂”的功能 ◎供图/CFP |
美国投资五千万美元研究“仿生臂”
断臂女兵思维控制假肢
被称为“真实版无敌女金刚”
仿生学可复制出人体十大器官
美国海军前陆战队员克劳迪娅•米切尔被人称为“真实版无敌女金刚”——她的身体由两部分构成，一部分是人体，另一部分则是电脑。
电脑控制的是米切尔车祸后新安装的左臂，现在，她能够用思想控制这条“仿生臂”的运动，指挥它做各种事情。
“仿生臂”研究是美国国防先进研究计划署投资5000万美元研究计划的一部分。近日，作为一个实验性手术的结果，米切尔成为美国第四个安装了这种“仿生臂”的断臂人，她也是美国第一个安装机械“仿生臂”的女人。
人可用思维操纵机器手臂
退役女兵车祸中失去整条左臂
现年26岁的克劳迪娅•米切尔是美国埃利科特城人，曾在美国海军陆战队中服役过4年，退役之后，她在一次摩托车交通事故中失去了整条左臂。
那天，她坐在一个朋友的摩托车車上，途中摩托车突然失控发生车祸，米切尔的左臂被公路隔离带切断斷。起初，医生尝试为她接上手臂，但以失败告终。随后，医生为米切尔安装上一只标准的仿生左臂。她原以为假臂会让她的生活恢复正常，然而它没有发挥所用。截肢部位几乎到了肩膀，这使仿生手臂几乎不可能受她控制。她说：“我只好把那个假肢扔在书架上，根本派不上用场。”
从那以后，米切尔的生活就成了噩梦，连普通的剥香蕉皮对她也成了一件大难事。她只能用两只脚夹住香蕉，然后用右手来剥香蕉皮。当米切尔第一次用这种方式为自己剥香蕉皮时，她再也忍不住痛哭起来。面对大家的询问时，米切尔说：“那真是不堪回首的日子，尽管我成功地剥掉了香蕉皮，但我却伤心欲绝，因为我感到自己的动作就像是一只猴子。”
装上可用思维控制的仿生臂
出人意料的是，一篇讲述实验性神经手术的简短文章竟然挽救了米切尔的生活。文章提到“目标肌肉神经移植术”，它的开发者是芝加哥复健研究所的托德•库伊肯博士。这种新手术的根本原理是机器手臂不受患者肩膀控制，而是由患者思维操纵。
于是，米切尔准备尝试拥有第二只发挥作用的手臂。她自愿加入到这个实验性手术中来。2006年，医生在6个小时手术中，把被切断和暂时時停止作用的神经接到米切尔的肩膀中，然后将它们放在胸肌下方。神经的作用是控制手臂运动。他们想让这些神经再次觉醒，使她的胸肌正常发挥作用。最后，医生们用来自胸肌的电子神经信号为爲这条仿生手臂提供动力。
现在，米切尔可以用两只手非常轻易地剥香蕉皮了，因为她已经装上了一只仿佛科幻电電影中的“仿生臂”。米切尔“机械化”的左手可以轻易地靠近一只香蕉，然后将它抓起来，她能够用思想控制这条“仿生臂”的运动，指挥它做各种事情。
能做叠疊衣服、切菜等家务活
米切尔的“仿生臂”上装有3个小型发动机，大脑信号能够控制这3个個发动机进行各种动作，譬如抬手、伸手、用手指抓物等，“仿生臂”的小臂和手指乍看上去和真手没啥两样。而将来的“仿生臂”能够完成更加复杂的动作，米切尔最近就在芝加哥医院中试戴了一条拥有6个发动机的仿生臂，这条新“仿生臂”能够让她将“手”举到头部上面。
现在米切尔可以做一些多数人能轻易做到的简单事情，像叠衣服、切菜甚至还能打开葡萄酒瓶等。她说：“我现在能做一些以前人们认为我不能做到的日常家务。”
仿生手臂可以感知冷热
如今，米切尔想让手臂活动时就能通过思维让它“动起来”。信号从脑传给胸肌，再由胸肌神经指挥假肢。胸肌接到信号后，接着释放出少量电流。这只机器手臂中安装了一些细小电线，使它能获得电子信号。体内电脑收到信号后进行破译，然后告诉这只假肢怎样做。这个过程几乎在瞬间完成。库伊肯博士说說：“我们等于为她重新部署了神经系统。”
米切尔手术4个月后，开始遇到一些令她惊讶的事。淋浴时，她会感觉到热流进入胸部，她突然觉得左手上有热水，但这只左手明明是假肢呀！接下来还有更不可思议的事：她触摸胸部时，能产生各种感觉覺，就像失去的左手能感觉事物一样。她会感觉到热，也会感觉到冷，还有压迫感和触觉。之所以会发生这一切，都是因为她在胸部上触摸了一些特殊部位。
原来，在米切尔的手术中，医生切除了控制运动的运动神经，但是被切断的感觉神经却依然能正常发挥作用。这就是她能产生那些感觉的根本原因。库伊肯说：“米切尔是第一个接受目标肌肉神经移植术的人。我们故意把左手的感觉神经植入胸部皮肤上，看来它发挥了作用。”
当米切尔想让“仿生臂”的手指合上时，她胸部旁某一部分的肌肉就会颤动，上面的电极探测到这个信号后，就会激活“仿生臂”上的相关发动机，使手指合上，握成拳头状。在将来，“仿生臂”手指处的电极还能将接触信号送回到手臂和胸部皮肤上，胸部皮肤再将信号传回大脑，这就能使“仿生臂”手指具有了某种“触觉感”。
被称为“真实版无敌女金刚”
医生们希望米切尔的仿生手臂将来能感觉脑对受伤所作出的反应，他们下一步要设计一只不仅能触摸还能产生感觉的仿生手臂。
库伊肯说：“当你用仿生手摸东西时，就会感到是你自己的手。当你触摸热咖啡时，就会知道那是热的。”目前，米切尔全神贯注地参与这项研究，甚至把多数假期都用在库伊肯的实验室中，试验这只最近被安装上的假臂。米切尔说，尽管她明白自己是个患者，同时也知道还是这个科学研究组的一部分。
有人称她是“真实版无敌女金刚”，米切尔觉得这很有趣。她说自己从未看过这部20世纪70年代电视剧。但是，孩子们有时会问她能否用仿生手做些很酷的事，例如举起汽车等。米切尔并不想变成超人，只是希望有机会重新过上正常生活。
| [1] [] [下一页] |
