神經科技帶來的義肢革新

前言

近期Nature網站上刊登一篇科普性質的文章，簡介了腦機介面為義肢帶來的革新。 義肢的使用，從原本的已運動功能為主的要求，逐漸轉化為要能更妥善的讓人使用。

要如何讓義肢可以讓人使用起來更方便呢？這其中牽扯到了「具身」（Embodied）或也可稱「具體化」（embodiment）。這講述的是人的身體和人的認知或大腦運作有著緊密的聯繫，是形成知識、經驗、行動不可或缺的元素。根據此理論，若要讓義肢使用得更得心應手，就得讓義肢不僅成為身體的一部分，還要讓大腦認知到義肢也是身體的一部分。腦機介面作為大腦與外界的溝通橋樑，在這裡扮演重要的角色，可以促成義肢的具體化。

實際案例

目前科學家有兩個能將義肢具體化的實際案例。

研究一、美國匹茲堡大學研究人員透過腦機介面將電極連結體感和運動皮質。此裝置可將運動皮質的訊號傳遞至機械手臂已控制機械手臂，而機械手臂上也有感測測，可以傳遞接觸到物體或施加握力的應力變化給予體感皮質。研究發現，機械手臂的使用流暢度在給予觸覺回饋後，抓取物品的動作時間減少一半，從21秒減少到10秒，整體動作流暢許多。

研究二、美國麻省理工大學的仿生義肢研究員，利用一種結合主動肌與拮抗肌的肌肉神經介面(agonist–antagonist myoneural interface ,AMI)，可以恢復部分本體感覺，從而改善義肢的使用效果。AMI的原理是讓殘枝上受損的兩個互相拮抗的肌肉透過手術結合在一起，這樣可以恢復肌肉的動力，使之可以自然的收縮與伸展。當在殘肢裝上義肢後，當義肢活動時會使得用AMI重建的肌肉，產生收縮與伸展，進而刺激到肌肉內尚存的本體感覺受器，此訊號傳送回大腦就可以產生本體感覺。此研究團隊，目前正在進行將帶有皮膚受器的四肢皮膚直接移植到殘肢上，讓殘肢產生更豐富的體感，包含觸覺、冷熱等。

結論

根據目前實驗，可以得知，當有更多的體感訊號傳遞回體感皮質後，將有助於改善義肢的使用效率。接下來，科學家正試圖直接移植皮膚在殘肢上，或利用電子皮膚讓義肢也可以產生生理回饋，如此一來，除了能讓義肢使用效果改善之外，也可以產生更佳的使用體驗，也可以減少幻肢疼痛的感覺。

圖片來源:

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參考文獻來源:

1. https://doi.org/10.1038/d41586-024-03675-w
2. https://www.science.org/doi/10.1126/science.abd0380
3. https://www.nature.com/articles/s41591-024-02994-9

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