[科普中國(guó)]-假肢也能感受壓力、溫度？人工神經(jīng)觸覺(jué)系統(tǒng)能做到

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3月23日，在江西省贛州市于都縣嶺背鎮(zhèn)謝屋村，母親幫謝觀福抖去假肢里的沙子。（陳地長(zhǎng)/人民圖片）

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對(duì)于喪失了肢體的人來(lái)說(shuō)，假肢是幫助他們盡可能恢復(fù)正常生活的辦法之一。但假肢往往功能不多，只能作為肢體的冰冷替代品。不過(guò)，這一情況很快就會(huì)有所改善，據(jù)《健康報(bào)》報(bào)道，今年6月，美國(guó)斯坦福大學(xué)鮑哲楠、韓國(guó)首爾大學(xué)李泰宇、南開大學(xué)徐文濤團(tuán)隊(duì)聯(lián)合在《科學(xué)》雜志上發(fā)表論文，介紹了一種基于柔性有機(jī)電子器件的高靈敏度仿生觸覺(jué)神經(jīng)系統(tǒng)。這種人工神經(jīng)觸覺(jué)系統(tǒng)具有良好的生物兼容性、柔性和高靈敏度，在機(jī)器人手術(shù)、義肢感觸等領(lǐng)域具有應(yīng)用前景。那么，這一系統(tǒng)是什么？它是如何做到像人體神經(jīng)系統(tǒng)一樣感受到壓力、溫度等信息的？

北方網(wǎng)介紹，這一產(chǎn)品要解決的核心問(wèn)題和關(guān)鍵難點(diǎn)在于設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)與生物神經(jīng)系統(tǒng)工作原理相似，并能夠與生物神經(jīng)信號(hào)兼容的人造系統(tǒng)，使這套系統(tǒng)具有很好的柔韌性?；谏鲜鲈O(shè)想，中美韓聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)利用柔性有機(jī)材料模擬了人體SA-I觸覺(jué)神經(jīng)。這種人造感知神經(jīng)由三個(gè)核心部件組成：電阻式壓力傳感器、有機(jī)環(huán)形振蕩器、突觸晶體管。該系統(tǒng)先利用一系列感受器感知極為細(xì)微的壓力，并產(chǎn)生相應(yīng)的電壓變化，隨后通過(guò)環(huán)形振蕩器（即人工神經(jīng)纖維）將電壓變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖信號(hào)。多個(gè)環(huán)形振蕩器得到的電信號(hào)被突觸晶體管集成轉(zhuǎn)變?yōu)橥挥|電流，進(jìn)而傳遞到下一級(jí)神經(jīng)。

此外，央廣網(wǎng)補(bǔ)充道，從功能上講，這種人造神經(jīng)能很好地模擬人類皮膚的觸覺(jué)功能，并能夠與生物體神經(jīng)信號(hào)兼容。初步試驗(yàn)利用其與蟑螂腿的連接以及運(yùn)動(dòng)的控制，初步證實(shí)了這種兼容性。徐文濤說(shuō)，這項(xiàng)工作開創(chuàng)性地制造出了柔性人造感知神經(jīng)，并實(shí)現(xiàn)了人造神經(jīng)與動(dòng)物神經(jīng)形成的雜化反射弧。由于這種感知神經(jīng)與生物體神經(jīng)的兼容性，它可應(yīng)用于假肢中與人體神經(jīng)系統(tǒng)相兼容的感知的實(shí)現(xiàn)，柔性輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)將使相關(guān)產(chǎn)品具有很好的舒適性；且對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)疾病的治療具有潛在意義。（王思涵）

本文由中國(guó)科學(xué)傳播研究所副研究員卜勇進(jìn)行科學(xué)性把關(guān)。

卜勇：中國(guó)科學(xué)傳播研究所副研究員。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)理學(xué)學(xué)士，中國(guó)科學(xué)院認(rèn)知科學(xué)博士，北京師范大學(xué)心理學(xué)博士后。目前的主要研究領(lǐng)域?yàn)榻】?、環(huán)保、水利、節(jié)能、氣象、人工智能、腦科學(xué)與認(rèn)知科學(xué)等。