获奖研究产生了给使用者带来诸多裨益的神经机器人下肢假体

Stanisa Raspopovic 是 2021 年《科学和 PINS 神经调节大奖》的得主，因为他开发了神经机器人下肢假体，而该假体可以将关键性的感官信息反馈给假体佩戴者。通过提供更逼真的实体反馈并帮助减轻幻肢疼痛，Raspopovic 的系统让测试用户报告称，他们有一种更强的“具身”感，也就是假体是佩戴者真实身体延伸的感觉。这反过来又导致了更快、更顺畅地穿越日常障碍和更有效的能量使用，后者直接反映为佩戴者的代谢成本和心血管张力下降。近年来，在开发更为精细复杂的周围神经系统 (PNS) 接口方面取得了重大进展，这些接口将假体传感器直接与截肢者残肢端的残余神经连接。Raspopovic 注意到，这一进展主要围绕着上肢截肢者的需求；他意识到一个未得到满足的临床需求，因为全世界大约五分之四的截肢者所失去的是下肢。Raspopovic 和他的同事设计了一种装满了可以检测压力和运动传感器的“感应腿”。该信息会通过 PNS 接口传达给佩戴者，研究人员用计算模型来确定植入到目标神经中的最佳连接数。这些传感器能使测试用户在佩戴特殊眼镜以遮挡其下部视野时避开若干障碍物，大大增强他们在楼梯和沙地中行走的能力，同时降低了他们在所有这些情况下的代谢用能。PNS 接口还包括一种“神经起搏器”模式，它可在不连接假体的情况下对佩戴者的残余神经进行治疗性刺激。通过计算模型提供信息的神经通路的精确定位可使植入物重现更自然的神经输入，导致佩戴者在测试时报告幻肢疼痛明显减少。Weijian Yang 凭借他的论文“协调一致地操控神经元回路”成为 2021 年大奖的入围者。