在过去的几十年里，我们看到了具有惊人能力的机器人——可以上下楼梯的人形机器人，可以在火星上漫游、收集样本并向地球发回图像的机器人，以及用于帮助进行手术的机器人。我们身边有那么多令人惊叹的机器人技术，有人可能会问，为什么假肢(用来代替人类的胳膊和腿)不是更像真实的东西。

事实上，近年来假肢技术已经取得了许多惊人的进步，目前更多的技术正在进行中。不幸的是，义肢还没有达到《星球大战》中卢克·天行者完美无瑕的手臂的水平。为什么?其中一个原因是，我们缺乏让人们自然、直观地告诉他们的义肢该做什么。

一般来说，机器人要么通过远程控制，要么通过编程在给定的时间执行特定的任务。然而，假肢是不能预先编程的——我们怎么知道别人什么时候想喝水，什么时候开始爬楼梯呢?而一个遥控器需要大量的注意力，以及持续使用一只手或两只手。

目前有两种方法可以控制假臂。一种方法是使用其他身体动作，如耸肩，拉一系列的电缆，操作手、手腕或肘部。这些假肢被称为“身体动力”假肢。另一种方法是读取肌肉收缩时产生的微小电信号，并利用剩余肌肉发出的信号来控制机动臂。

这些肌肉信号被称为电极的小天线读取。例如，有些人失去了肘部以上的手臂，他们可能会使用二头肌和三头肌来控制他们的假手。这种假体可以通过编程将来自二头肌的信号解读为“张开手”，而来自三头肌的信号解读为“握紧手”。这些假体叫做“肌电假体”。

肌电假体的设计者有一个重要的问题要解决——有很多动作要控制，但没有足够的肌肉来控制它们。以上面的例子为例:如果二头肌和三头肌用来打开和关闭手，哪些肌肉可以发出弯曲和伸直肘部的信号?如果手需要侧向旋转才能拿起一个物体，用户会怎么告诉它去做呢?

研究人员尝试了许多方法来回避这些问题。他们已经安装了各种类型的开关，或者指导使用者进行肌肉收缩组合来充当开关。然而，由于缺乏有效的控制信号，使得假肢技术的发展极其困难。

的芝加哥康复研究所的假肢神经工程中心一直致力于假肢控制的研究。该实验室的中心是一种叫做定向肌肉神经移植(TMR)的手术技术。TMR手术的目标是利用大脑的指令试图到达缺失的肢体。这些指令通过在截肢过程中被切断的神经传递，不再被肌肉接收。如果这些神经连接到不同的肌肉部位，它们会导致其他肌肉收缩，产生用来控制肌电假体的信号。

第一个TMR患者是一个在一次电事故中失去了肩膀的双臂的人。没有手臂，他的胸肌对他来说毫无用处。在他的左侧，医生切断了连接胸部肌肉的神经取而代之的是连接之前连接手臂的神经。

几个月后，试图移动他丢失的左臂，导致他的胸部肌肉收缩，不同的收缩发生在肘部弯曲，肘部伸直，手打开和手关闭。然后，使用更多的表面电极来读取肌肉收缩，研究人员最终能够分辨出手肘、手腕和手尝试的运动之间的区别，包括不同类型的抓手。这不仅有助于解决控制的问题，让病人独立地活动不同的关节，而且允许他直观地控制他的假体。现在，他试图移动失去的手臂时，假肢也出现了类似的动作。

现在正在进行工作以进一步优化磁性电力控制。而不是使用单个肌肉点来控制每个运动，可以训练计算机以识别从从所有重新变化的肌肉记录的电信号的模式识别不同的运动。它不需要完全隔离肌肉信号，并且可以适应额外的信号，例如心跳。另外，由于它们将与传统的控制器来说，电极的放置不需要精确，因为每次使用系统都会拧下系统。该技术称为“模式识别”，目前仅用为研究工具。然而，它可能有一天可以纳入假肢装置中，以便更精确控制。

假体技术的进一步改进可能是由于TMR手术的额外和意想不到的结果。手术后的几个月，第一个TMR患者报告说，被触摸他的胸部实际上感觉就像被触摸他失去的手臂——感觉神经在他的胸部皮肤里生长。进一步的研究表明，病人能够感知不同的温度、物体的尖锐度、振动和对他们的神经移植皮肤的压力，他们感觉所有这些刺激都被应用到他们失去的肢体上。

研究人员已经能够“绘制”这些感知，或看到由神经支配的皮肤上对应小指、手掌、前臂等的位置。令人惊讶的是，这些地图似乎在一段时间内保持稳定。通过了解更多关于这些感知的知识，我们希望有一天能从假肢向神经移植的皮肤提供反馈，让使用者用他们的人造手臂“感觉”就像他们自己的手一样。这对提高病人控制假体的能力，甚至改善他们的生活质量有很大的帮助。