假肢也能感受壓力、溫度？人工神經觸覺系統能做到

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

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對於喪失了肢體的人來說，假肢是幫助他們儘可能恢復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，這一情況很快就會有所改善，據《健康報》報道，今年6月，美國斯坦福大學鮑哲楠、韓國首爾大學李泰宇、南開大學徐文濤團隊聯合在《科學》雜誌上發表論文，介紹了一種基於柔性有機電子器件的高靈敏度仿生觸覺神經系統。這種人工神經觸覺系統具有良好的生物兼容性、柔性和高靈敏度，在機器人手術、義肢感觸等領域具有應用前景。那麼，這一系統是什麼？它是如何做到像人體神經系統一樣感受到壓力、溫度等信息的？

北方網介紹，這一產品要解決的核心問題和關鍵難點在於設計並實現與生物神經系統工作原理相似，並能夠與生物神經信號兼容的人造系統，使這套系統具有很好的柔韌性。基於上述設想，中美韓聯合研究團隊利用柔性有機材料模擬了人體SA-I觸覺神經。這種人造感知神經由三個核心部件組成：電阻式壓力感測器、有機環形振蕩器、突觸晶體管。該系統先利用一系列感受器感知極為細微的壓力，併產生相應的電壓變化，隨後通過環形振蕩器（即人工神經纖維）將電壓變化轉變為電脈衝信號。多個環形振蕩器得到的電信號被突觸晶體管集成轉變為突觸電流，進而傳遞到下一級神經。

此外，央廣網補充道，從功能上講，這種人造神經能很好地模擬人類皮膚的觸覺功能，並能夠與生物體神經信號兼容。初步試驗利用其與蟑螂腿的連接以及運動的控制，初步證實了這種兼容性。徐文濤說，這項工作開創性地製造出了柔性人造感知神經，並實現了人造神經與動物神經形成的雜化反射弧。由於這種感知神經與生物體神經的兼容性，它可應用於假肢中與人體神經系統相兼容的感知的實現，柔性輕質的結構將使相關產品具有很好的舒適性；且對神經系統疾病的治療具有潛在意義。（王思涵）

本文由中國科學傳播研究所副研究員卜勇進行科學性把關。

卜勇：中國科學傳播研究所副研究員。中國科學技術大學理學學士，中國科學院認知科學博士，北京師範大學心理學博士後。目前的主要研究領域為健康、環保、水利、節能、氣象、人工智慧、腦科學與認知科學等。

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