（图片来源：斯坦福大学 Bao 研究小组） 假肢可能有一天会拥有带有工作神经末梢的“皮肤”，让患者像使用真肢一样用他们的假肢进行感知。 适应假肢生活面临的众多挑战之一是新肢体缺乏感觉； 患者无法感知他们的假肢在空间中的位置，或者它正在接触什么，因此他们必须主要依靠视觉。 增加触觉可以使控制假肢更容易、更自然——但这对于工程师来说是一个挑战。 人类皮肤中的神经末梢是非常复杂的低功率电路，它们将皮肤上的物理压力转化为大脑中的数字信号。 大脑中的这些信号创造了我们的触觉。 制造这种复杂系统的电子版很困难，但斯坦福大学电气工程师 Benjamin C. K. Tee 和他的同事们相信他们已经朝着正确的方向迈出了一步。 他们开发了一种名为数字触觉系统 (Digital Tactile System) 或 DiTact 的感受器系统，该系统有一天可能会为假肢提供具有触觉的人造皮肤。 数字触觉系统 DiTact 的传感器对与人类皮肤相同的压力范围敏感。 “它对非常轻微的触摸很敏感，例如一粒盐的重量，”斯坦福大学化学工程师 Zhenan Bao 说道，他是 DiTact 研究的合著者。 使用碳纳米管，他的团队此前开发了一种非常灵敏的压力传感器，该传感器也足够灵活，可用于人造皮肤。 现在他们只需要传感器将压力转化为大脑神经元的数字信号即可。
带有人工机械感受器的人工机器人手。 （图片来源：斯坦福大学 Bao 研究小组） 它的工作原理如下：当 DiTact 的传感器检测到压力时，它会增加进入振荡器电路的电压——一个将来自电源（例如传感器的电池）的直流电转换为交流电的电路。 随着电压的增加，振荡器会产生更高频率的振荡——一种可以刺激神经元放电的电脉冲，从而导致大脑感知传感器上的压力，就像它会感知来自真实、活神经的相同信息一样。 Bao 说，使用多个传感器，DiTact 应该能够感知纹理和形状，但目前该系统只能感知静态触摸，而不是移动的触摸； 例如，DiTact 可以感知到某些东西正在靠在传感器上，但不能感知到某些东西掠过它。 这些传感器依靠电池供电，Bao 说：“希望高能量密度可充电电池的快速发展将允许电池被整合到假肢中，这样个人就不需要‘插上’了。” 有希望的结果 研究人员在 《科学》杂志 上发表的测试结果到目前为止看起来很有希望。 当 Bao 和他的同事将 DiTact 连接到来自小鼠大脑的组织时，它的工作方式与他们希望的一样：对传感器施加压力会产生电脉冲，点亮了嵌入大脑组织中的一个微型 LED。 反过来，LED 刺激了已被设计为对光做出反应的神经元。 这是一种称为光遗传学的技术，是动物神经学研究中的常用工具，但通常不用于人类。 相反，如果 DiTact 在人体试验中取得成功，它可能会依赖于电极，电极已经被用于神经控制的假肢。 DiTact 的下一步将是对活体动物（最有可能的小鼠）进行测试。 “很难预测我们什么时候准备好进行人体试验，”Bao 说。 “还需要更多发展。”
