Протезы с возможностью осязания — фантастика становится реальностью

Протезы с возможностью осязания — фантастика становится реальностью

Бионические нейромоторные протезы  уже совершили настоящую революцию в ортопедии… Почти.

Существующие сейчас нейромоторные протезы рук умеют многое. С самыми продвинутыми моделями можно даже играть на фортепьяно или рисовать. Для настоящего прорыва им не хватает совсем немного — обратной отдачи, чувствительности. Представьте, что вы берете в руки яйцо, но в пальцах при этом нет никаких ощущений. Скорее всего, это яйцо вы просто раздавите потому, что не сможете адекватно оценить силу нажатия.

Почему этого сложно добиться?

Симулировать прикосновение можно, стимулируя оставшиеся нервы в культе после ампутации. Но такая операция очень сложна и индивидуальна. Количество таких успешно проведенных хирургических процедур пока не дотягивает и до десятка.

Но, согласно новому исследованию, проведенному в Реабилитационной лаборатории Питтсбургского Университета, стимуляторы спинного мозга, обычно используемые для снятия хронической боли, могут обеспечить простой и универсальный метод добавления сенсорной обратной связи к протезу руки.

В ходе этого исследования, опубликованного авторами в журнале eLife , четыре человека с ампутированными конечностями получили стимуляторы позвоночника, которые при включении создают иллюзию ощущений в отсутствующей руке.

В чем прорыв нового метода?

Уникальным в этой работе стало то, что ученые использовали устройства, которые уже регулярно имплантируются 50 000 пациентам каждый год и избавляют их от боли. Врачи во всех крупных медицинских центрах знают, как выполнять эти хирургические вмешательства. В итоге, путем стандартной процедуры можно получить результат, аналогичный сложной высокоспециализированной операции.

 «Струны имплантированных спинных электродов похожи на толстые спагетти, которые проходят вдоль спинного мозга, где они располагаются над теми же нервными корешками, которые обычно передают ощущения от руки.  Поскольку этот имплантат работает непосредственно со спинным мозгом, даже человек с ампутацией на уровне плеча может использовать это устройство», — говорит старший научный сотрудник Ли Фишер, кандидат наук, доцент кафедры физической медицины и реабилитации Медицинского факультета Университета Питтсбурга.

протезирование конечностей в европе

Чего удалось добиться ученым?

Ученые из команды Фишера посылали электрические импульсы через разные точки в имплантированных электродах, в то время как участники использовали планшет, чтобы сообщить, что они чувствовали и где.

Все участники испытывали ощущения где-то на своей недостающей руке, и они указывали площадь области ощущений на изображении кисти или предплечья. Три участника сообщили о чувствительности, локализованной на одном пальце или части ладони.

«Я был очень удивлен тем, насколько мала была область этих ощущений, о которых люди сообщали. Это важно, потому что мы хотим генерировать ощущения только в той области, где протез контактирует с объектами», — сказал Фишер.

Когда участников эксперимента попросили описать не только то где, но и то, как чувствовалась стимуляция, все четыре участника сообщили о естественных ощущений, таких как осязание и давление. Хотя эти чувства часто смешивались с явно искусственными ощущениями, такими как покалывание, жужжание или «мурашки».

Хотя некоторая степень миграции электродов неизбежна в первые несколько дней после имплантации отведений, команда Фишера обнаружила, что электроды и создаваемые ими ощущения в основном оставались неизменными на протяжении всего эксперимента в течение месяца. Это важно для конечной цели создания протеза, который сможет обеспечить сенсорную обратную связь с пользователем.

Перспективы развития и массового использования

Следующая большая проблема, которая стоит перед нами, заключается в разработке спинальных стимуляторов, которые можно полностью имплантировать, а не подключать к стимуляторам вне тела. Это сможет продемонстрировать, что сенсорная обратная связь может помочь улучшить контроль протезной руки во время функциональных задач, таких как завязывание обуви или удерживание яйца, без риска его случайно раздавить. 

Уменьшение размера контактов — еще один приоритет. Это поможет пользователям испытывать еще более локализованные ощущения.

«Наша цель здесь не состояла в том, чтобы разработать законченное устройство, которое кто-то будет использовать постоянно. Пока мы хотели лишь продемонстрировать возможность того, что что-то подобное может сработать», — добавил Фишер.

Новость подготовлена по материалам:

https://medicalxpress.com/news/2020-07-spinal-repurposed-lost-limb.html

 

Возможно вас заинтересует
Измеритель риска рака
Ученые из Великобритании оценили степень влияния индекса формы тела на риск развития 24 типов рака. Показатель учитывает массу тела, рост, окружность талии. Учитываются пол и возраст.
Вегетарианская еда
По результатам исследования с участием более 160 тысяч пациентов выявлены преимущества вегетарианства для здоровья человека. При отказе от мяса в крови снижаются биомаркеры хронических болезней.  
Тонометр и капсулы
Анализ 52 исследований показал, что скрининг гипертонии эффективен. Обсуждаем встречаемость, осведомленность и контроль артериальной гипертензии в России и в мире.  
Мозг в виде механизма
Установлена связь между повреждением гематоэнцефалического барьера и шизофренией. Заболевание вызвано воспалением мозга, развивающимся в результате повреждения физического и иммунного компонента гематоэнцефалического барьера.  
Мышь в руке
Исследователи из США выяснили, почему препараты, которые эффективно лечат рак у лабораторных мышей, не могут справиться с аналогичными злокачественными новообразованиями у человека.