人造神經(jīng)

　　據(jù) 《泰晤士報》報道，美國密歇根大學(xué)整形手術(shù)專家保羅·賽德納日前制造出了“人造神經(jīng)”，可以讓老鼠壞死的肌肉重新恢復(fù)活力。這項實驗從理論上證明，有朝一日能使截肢者的假肢感覺到冷熱和觸覺，讓“人造神經(jīng)”與大腦實現(xiàn)高效的雙向交流。

　　1818 年，英國詩人雪萊的妻子瑪麗·雪萊創(chuàng)作了《Frankenstein》(譯作“科學(xué)怪人”或“弗蘭肯斯坦”)，被認(rèn)為是世界第一部真正意義上的科幻小說。主人公弗蘭肯斯坦是一位從事人類生命科學(xué)研究的學(xué)者，他力圖用人工創(chuàng)造出生命。他瘋狂地用許多碎尸塊拼接成一個“人”，并用電將其激活。

　　從制作原理上來說，用電激活就相當(dāng)于是啟動體內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)的電子信號傳輸。從這點上來說，“人造神經(jīng)”與科學(xué)怪人有著異曲同工之妙。

　　人體對外界的反應(yīng)依賴于體內(nèi)神經(jīng)系統(tǒng)的電子信號傳輸，而失去手臂或腿的人就相當(dāng)于一個不完整的電路，沒有辦法通電。而“人造神經(jīng)”就是為了充當(dāng)電線的作用，與患者真正的神經(jīng)連在一起，延伸至假肢的末端，可以把假肢觸碰到的東西通過神經(jīng)系統(tǒng)傳輸?shù)酱竽X，從而感知到冷熱和觸覺。

　　“人造神經(jīng)”的研究者保羅·賽德納教授有一個活躍的研究室，重點研究神經(jīng)生物學(xué)、神經(jīng)免疫疾病和周圍神經(jīng)損傷后的修復(fù)。目前他把重心完全放在周圍神經(jīng)損傷后的修復(fù)上，并從美國國防部得到了大量資金。

　　假肢的新生

　　“人造神經(jīng)可以讓那些失去雙手的人再次握住孩子的手，并能感覺到溫暖。” 保羅·賽德納教授在西雅圖舉行的美國整形外科醫(yī)師的年會上公布他的研究成果時說，“而事實上，我們每天做的每一件事情都可能要依賴觸感，從捏一張紙到掛上電話。”

　　這論斷多少給人造神經(jīng)蒙上了一層溫馨的面紗，的確也有假肢患者的家屬在看到這條消息時有了期待。但在實驗室中，這是一項嚴(yán)肅并且復(fù)雜的神經(jīng)修復(fù)實驗。

　　首先，該技術(shù)采用了以Pedot 為材料的薄薄的塑料細(xì)絲。據(jù)賽德納介紹，Pedot 的使用令假肢和大腦之間的雙向交流變成可能，因為這種材料的反應(yīng)速度是正常神經(jīng)細(xì)胞的兩倍，傳輸神經(jīng)系統(tǒng)電子信號的效率是當(dāng)前使用的金屬材料的10 倍。此外，研究表明，Pedot 還能刺激新的神經(jīng)細(xì)胞的生長。賽德納說：“這讓假肢同真肢的感覺一樣。這樣，就不需要大腦的重新認(rèn)識過程，因為‘人造神經(jīng)’已經(jīng)攜帶了所有信號。”

　　賽德納帶領(lǐng)他的團(tuán)隊在老鼠身上進(jìn)行了實驗。在第一個實驗中，他們將Pedot 嫁接在老鼠受傷的腿上。隨后，新的神經(jīng)纖維生長出來，并且“接管”了遭受破壞的神經(jīng)纖維，讓已經(jīng)壞死的肌肉重新恢復(fù)了活力。在第二個實驗中，研究人員制造了一個“杯子”，其中包含了細(xì)胞、肌肉、Pedot 以及老鼠的神經(jīng)，再將這個“杯子”嫁接在老鼠受傷的腿上。114 天后，新血管和肌肉開始生成，神經(jīng)纖維重新生長，并且，老鼠的感覺又開始恢復(fù)。

　　然而人類假肢的使用更為復(fù)雜，為了可以分辨觸覺、冷熱和其他感覺，傳遞電子信號的Pedot 塑料細(xì)絲必須安裝數(shù)十萬個納米感應(yīng)器。而這納米感應(yīng)器尚在開發(fā)中。

　　“人造神經(jīng)”的和諧共生

　　在“人造神經(jīng)”之前，由TouchBionics 公司開發(fā)的i-LIMB 仿生手，是在全球上市的首款多關(guān)節(jié)仿生手，五個手指皆可單獨供電，在外觀及功能方面都與真人手相似，能夠進(jìn)行各種抓握動作，靈活度高，具備先進(jìn)的精細(xì)動作執(zhí)行功能。借助這些與往假肢所不具有的功能，殘疾人士可以輕松完成從前無法做到的事，包括操控電腦鍵盤、抓住盤子，以及擰動鑰匙。

　　23 歲的約翰·布特沃斯就會在生活中使用i-LIMB。他以前曾是英國皇家空軍機(jī)械師，2007 年他在伊拉克的巴士拉空軍基地遭遇火箭彈襲擊，失去了左手。目前，他正在積極接受訓(xùn)練，希望在參加殘奧會的英國自行車隊中獲得一席之地。他說：“有了i-LIMB，患者同樣感覺很方便。但是，用它舉起咖啡杯，我不會感到很舒服。你無法感覺到壓力，必須始終盯著這只手，保證其正確抓握。如能用它去感覺各種事物，一定令人很愜意。”

　　“人造神經(jīng)”與仿生手的最大區(qū)別大概就是，人造神經(jīng)是要讓假肢真正感覺到成為了身體的一部分，與人體內(nèi)的神經(jīng)系統(tǒng)達(dá)到和諧共生的狀態(tài)，而不是在手臂上套了一個塑料殼。

　　然而麻省理工學(xué)院的艾米麗·辛格(Emily Singer)認(rèn)為，建立假肢神經(jīng)接口的努力會因為傷痕組織的增長而受到阻礙，限制了植入式設(shè)備的效用和耐久性。就像隆鼻一樣，把不屬于身體的物質(zhì)放進(jìn)體內(nèi)，即使物質(zhì)再相似，也要承擔(dān)隨時都有可能崩壞的風(fēng)險。

　　英國皇家整形外科醫(yī)院的醫(yī)生邁克爾·福克斯還認(rèn)為制造“有感覺”的假手存在著巨大的技術(shù)障礙，“在將感覺從肢體傳回到大腦的問題上，你必須慎之又慎。一旦收到錯誤信號，大腦將面臨很大的風(fēng)險。”就好像你利用網(wǎng)絡(luò)搜尋信息，結(jié)果不小心受到病毒攻擊陷入死機(jī)的狀態(tài)。電腦死機(jī)了還可以重啟，大腦癱瘓可不是開玩笑的。

　　另外，天生沒有左手的英國著名殘奧會冠軍莎拉·斯托里(Storey)說 ：“如果這項技術(shù)能在像我一樣的人身上大展身手，那種感覺一定非常好。但是，我始終想搞清楚一個問題，那就是如果有人給我一只手，我是否懂得如何使用。”也許他們會被突如其來的壓力與溫度搞到神經(jīng)緊張吧。

　　文/李小引