斯坦福科学家开发出一种柔软和可伸缩的电子皮肤，可以直接与大脑交流，利用一种模仿真实皮肤感觉的策略，给成千上万戴假肢的人带来希望。

我们受自然系统启发并希望模仿它，"Weichen Wang说道，他的团队在《科学》杂志上发表了他们的成功。"也许有一天我们可以帮助患者不仅恢复运动功能，而且恢复他们的感觉。”

在所谓的“电子皮肤”对人类有希望之前，需要更快速、更大型和更复杂的电路技术。

但是，在一个重要的里程碑上，该装置在一只实验老鼠身上展现了显著的成功。当研究人员按压老鼠的电子皮肤并向其大脑发送电脉冲时，动物通过抽搐它的腿做出回应。

科学家们长期梦想着构建假肢，不仅可以恢复运动，还能提供感知——感知压力、温度和震动等——以帮助恢复更正常的生活品质。皮肤损伤和截肢会导致感知和运动之间的巨大干扰，因此即使是简单的感受或抓取物体也是具有挑战性的。

“如果你拿起一杯啤酒，却感觉不到它不冷，那么你就品尝不到它正确的味道，”波士顿东北大学电子和计算机工程教授拉文德尔·达希亚表示。他也在研究使用柔性电子技术开发人工皮肤。

电子皮肤也可以用于覆盖机器人，让它们能够像人类一样感受到触觉。这对于机器人和人类在工业上进行物理交互的安全至关重要，比如在制造工厂中传递工具。

但是触觉的感受是复杂的。人类的皮肤有数百万个感受器，能感知到被戳或压迫、被挤压或被烫伤时的感觉。它们通过神经向大脑发送电脉冲，脑部则通过反馈信息告诉肌肉如何移动。

而生物皮肤柔软且可以多次伸展，持续数十年。

由化学工程教授包振安领导的斯坦福团队已经致力于电子皮肤设计多年，但早期的设计采用了刚性电子元件和30伏特的电源，需要10个电池，而且不安全。此外，它无法经受连续的拉伸而不失去电气特性。

“关键不是找到模仿人类触觉出色的机制，而是仅使用皮肤般的材料将它们结合在一起，”宝在一份声明中说道。

这种新型电子皮肤非常创新，因为它利用了由可伸缩的有机晶体管组成的网络层，这些晶体管可以感知和传输电信号。当这些层被夹在一起时，它们的厚度只有25到50微米——与皮肤相似，如同一张纸一样薄。

它们的网络充当传感器，通过工程设计来感知压力、温度、应变和化学物质。它们将这些感知信息转化为电脉冲。

这个电子皮肤只需要5伏特的电压就可以工作。

为了测试这个系统，斯坦福团队将它植入了一只活体老鼠。当老鼠的电子皮肤被触摸时，一个脉冲通过导线传输到老鼠的大脑，特别是被称为体感皮层的区域，这个区域负责处理物理感觉。

老鼠的大脑通过向腿部发送电信号做出了反应。这是通过一种装置完成的，该装置可以放大和传输从大脑到肌肉的信号，模拟称为突触的神经系统连接。

老鼠的腿抽动了。新论文的第一作者王博士（一名工程学博士）表示，这种运动的幅度与外部压力水平密切相关。例如，通过更强力地推动电子皮肤，团队可以增加腿部的运动，从而提高信号的频率和晶体管的输出。

如果在人体上进行测试，这个装置不需要植入导线将感觉信息发送到大脑。相反，团队设想使用电子皮肤和附近神经上的电刺激器之间的无线通信。

美国矫形器具和义肢协会的乔·麦克特南表示，这种研究鼓励技术进步，可能有一天为失去肢体的人提供实时的生物反馈。

他说："尽管这种皮肤技术还相对较新，但近年来已经进行了大量的研究和开发，专注于为病人创造良好的触觉体验。"

斯坦福团队的封闭回路系统——从感觉到肌肉运动——是“非常令人兴奋…非常有概念证明性”，剑桥大学的生物电子专家Alejandro Carnicer-Lombarte告诉《自然》杂志。

他说，在人工假肢领域中，大多数研究人员倾向于研究单个组件，“将这些东西依次组合起来并不是一件简单的事情”。

达希亚赞扬了该团队在建造灵活的电子设备并使其工作方面取得的成功。“在这方面，他们做得很好，”他说。

但他说，谜题中仍然有一块缺失的拼图：创造记忆。与斯坦福的电子皮肤不同，人类皮肤学习一个物体的感觉，然后可以预测它。

还有一个挑战：信号传输目前太慢，无法实用。他称，相对于传统的硅基晶体管，团队的柔性碳基晶体管的信息流动速度较慢。

达希亚说：“这样的延迟‘不允许我们获得真正的感觉’。‘没有真实的感觉，你就会有一个实际的瓶颈。’”

在斯坦福大学，下一步是将更多和不同的传感器集成到电子皮肤中，以更贴近人手所感受到的多种感觉，Wang说。

他说："我们正在扩大规模，它将会更加先进。"

他说："整个领域都在发展之中，要实现我们的目标需要多代人的发展。"