(图片来源：斯坦福大学研究小组)

假肢可以为截肢者恢复失去的功能，但做不到的一件事就是恢复准确的触觉。目前，研究人员报告在将来某一天，这些人造手臂和腿有可能会具有接近真实的触觉。利用两层柔性薄塑料，科学家创造出了新颖的电子传感器，并将信号发送到与人类皮肤触觉传感器接近的老鼠脑组织中。

多个研究团队长期从事使带假肢者恢复触觉的工作。例如，两年前，俄亥俄州克利夫兰凯斯西储大学的研究小组曾报道通过将手上的压力传感器连接到胳膊中的末梢神经，使带假肢的人具有触觉。

虽然这些创新已使基本的触觉得到恢复，但传感器和发出的信号并不同于机械刺激感受器-即人类的自然皮肤触觉传感器。一开始，自然皮肤触觉传感器发出的信号相当于数字信号。当感受到压力时，它们发出神经脉冲；压力越高，脉冲频率越高。但之前的触觉传感器是模拟设备，更大的压力产生更强的电信号，而不是更频繁的脉冲流。然后，电信号必须被传送到另一个处理芯片，芯片将信号强度转换为脉冲数字流，只有脉冲数字流最终被传送到末梢神经或大脑组织。

受到自然机械感受器的启发，加利福尼亚斯坦福大学的化学工程师ZhenanBao所领导的研究人员开始制造可直接产生数字信号的传感器。该研究团队最初改善五年前生产的传感器。在早期的工作中，研究小组设计了包含导电碳纳米管的小型导电橡胶柱，碳纳米管被并排地放置在电极上。在没有压力时，绝缘的橡胶阻止电流在两个电极间流动。但当接触时，压力挤压橡胶柱，使导电纳米管接触，并构成连续的电流通道，使电流流动。当压力消失时，橡胶柱反弹到原来的形状。

Bao和她的同事们目前的工作是把橡胶柱的形状变成倒金字塔形，并调整它们的尺寸，使它们可以对一系列压力敏感，包括从轻微接触到强烈的握手。他们还改变了电极设置并添加了另一层称为环形振荡器的柔性电子设备。环形振荡器将来自于敏感金字塔的触摸电信号转换成一连串的数字电脉冲。结果就像自然机械性感受器的信号一样，当施加更大的压力时，振荡器转变为更高频率的脉冲。

但Bao的研究团队并没有止步于此。斯坦福团队也想要看看大脑组织是否可以接收这些信号。通常将金属电极插入到所谓的动物躯体感觉皮质并观察它们的反应。但金属电极可迅速地破坏天然脑组织，使他们不可能长时间地研究信号传输。对于当前的研究，Bao的团队决定将来自传感器的电子脉冲发送到发光二极管，发光二极管将脉冲转换成蓝色的脉冲流。然后，Bao的研究团队与斯坦福大学Karl Deisseroth领导的团队合作，利用基因工程的方法，让老鼠的躯体感觉皮质组织来吸收蓝光并做出反应。他们牺牲了一些转基因老鼠并分离出一片感光躯体感觉皮层，仍然可利用几个小时。最后，他们测试了触摸传感器并观察了小鼠大脑组织是否接收到信号并做出反应。在今天的《科学》杂志上，他们报告了大脑神经组织如实地再现了来自触觉传感器的反应模式。也希望这样的传感器可能会最终帮助截肢者恢复自然触觉，Bao说。

“很高兴可以看到研究正朝着这个方向努力，这篇特殊的论文令人印象深刻，”伊利诺伊大学化学家和柔性电子元件领域专家John Rogers说。然而，Rogers和Bao评论道，为截肢者提供自然触觉还有很长的路要走。例如，医生无法使人类大脑组织接收光信号。这意味着研究人员将需要找到其他方法将电信号从假肢传递到大脑，以一种稳定和长时安全的方式。Bao说，她还希望利用柔性有机电子器件完成这项任务。最终，当这些不同方面的研究交织在一起，很有可能创造出对周围环境有全新感觉的假肢。 

新材料在线编译整理——翻译：Grubby     校正：摩天轮