芝加哥大学(Universityof Chicago)查尔姆斯理工大学(Chalmers University of Technology)神经科学家证明，即使长期使用仿生肢体，大脑也不会重新映射自己，这对发育逼真的假肢构成了挑战。
神经科学和工程学的进步假肢机器人设备的建设带来了巨大的希望。解决这一挑战的关键是，设计的设备不仅可以通过用户自己的神经活动操作，还可以准确地向用户接收和传递感官信息。
神经科学家的一项新研究发现，很难实现这一点。在一组三名受试者中，他们的截肢已经被神经肌肉骨骼假肢所取代。研究人员发现，即使在使用这些设备一整年后，参与者对其假肢设备上触觉传感器位置匹配的主观感觉也从未改变。
神经系统性突出了神经系统适应不同感觉输入能力的局限性。
图 1. 日常生活中使用的神经肌肉骨骼假体
肘关节上方的三名截肢参与者配备了直接固定在肱骨上的高科技神经假体装置。用户可以通过植入残留手臂肌肉中的电极接收到的信号控制假肢设备，并通过另一组植入电极接收感官反馈。义肢拇指上的传感器触发神经刺激，然后触发触觉。
外科医生无法确定电极是否会感觉到拇指的正确位置。在这项研究中，假肢用户没有感觉到拇指，而是感觉到手的其他部位，如中指或手掌。
参与者每天佩戴假体超过12小时，并在一年多的日常生活中使用它来操纵物体。
研究人员说：目前神经电极的一个问题是，在植入手术中，你无法判断神经的哪一部分对应于什么感觉，所以电极并不总是准确地落在神经和假肢传感器的位置。
他继续说:因为病人每天都在抓物体，在手的其他部位感觉到这种感觉，我们希望大脑能通过把感觉转移到拇指来解决这种不匹配。
虽然他们可以在与物体互动时观察到自己的手，但没有参与者报告说他们感觉到拇指上的感觉，但他们感觉到在最初感觉到的同一区域继续存在。
在一年内，这些受试者每天都会看到他们的假拇指触摸物体，并感觉到它在不同的位置——有时靠近拇指，但不在拇指上——这种感觉从未改变。
图 2. 虽然长期与所见位置不匹配，但电诱发感觉的感知位置不会改变
如上图所示，反馈接触的投影场位于鱼际下(P一、拇指近端(P2)中指远端(P3)(图2A)。在配对传感器的前一年，经过反复测试，这些投影区域的位置保持一致(蓝色调，图2A和2B)。
更重要的是，与传感器配对后，投影区域的位置没有改变(绿色，图2A和2B)。也就是说，在一年多的时间里，每次参与者的假拇指接触到一个物体时，他们手上的其他地方都会有一种触觉，这种触觉的位置没有改变。定期测试投影区域的位置表明，投影区域仅从一个测试到另一个测试（通常间隔几周或几个月），通常是一毫米或更小（图2B)。此外，投影域的移动方向是随机的。如果移动方向均匀分布，矢量强度与预期没有显著差异（图2）C)。同样，在最高刺激强度下测量的投影场的范围在研究后几乎与以前相同（图2）A中的紫色轮廓)。这些结果与参与者定期获得的报告一致，即在整个研究过程中，感觉和投影区域保持不变。
这些结果挑战了患者截肢后大脑可塑性的普遍观点。许多人认为，在失去感觉输入后，大脑有很强的自我重组能力，并将现有和未使用的大脑组织用于其他目的。
Bensmaia说 一直有一种观点认为神经系统是可塑的，所以如果你看到和感觉不匹配，这是重新定位神经的好机会。
但我认为这个想法被夸大了。这不像是在重新安排房间，而是在空房间里听到回声，他继续说。你可能会从相邻的四肢得到一些重叠的感觉，但这只是因为大脑过去对感觉的反应是空的，激活它周围的神经元会导致空虚的回声。
本研究强调，由于大脑似乎不太可能实质性地调整使用这种神经义肢设备的患者植入感觉阵列时电极放置位置的重要性。
论文详情：
Max Ortiz-Catalan, Enzo Mastinu, Charles M. Greenspon, Sliman J. Bensmaia,Chronic Use of a Sensitized Bionic Hand Does Not Remap the Sense of Touch,Cell Reports,Volume 33, Issue 12,2020,108539,ISSN 2211-1247,
https://doi.org/10.1016/j.celrep.2020.108539.
https://tectales.com/bionics-robotics/bionic-touch-does-not-remap-the-brain.html
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