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
Новый нейроимплант дал возможность парализованному человеку управлять компьютером
Исследователи Института неврологии Калифорнийского университета в Сан-Франциско, работающие над созданием протезной конечности, управляемой мозгом, показали, что методы машинного обучения помогли человеку с параличом научиться управлять компьютерным...
Новое соединение убивает устойчивых к антибиотикам супербактерий
Исследователи из Шеффилдского университета разработали новое соединение, способное убивать как грамположительные, так и грамотрицательные устойчивые к антибиотикам бактерии. Грамположительные и грамотрицательные бактерии имеют разные структуры...
11 новых препаратов одобрены Европейским Комитетом по лекарственным средствам
Комитет по лекарственным средствам для человека (CHMP) при Европейском агентстве по лекарственным средствам (EMA) на своем заседании в конце дал положительную оценку 11 лекарственным препаратам, в том числе 5 орфанным препаратам, биосимиляру, 2...
Специальное покрытие уменьшает осложнения имплантации сердечных клапанов
Исследователи из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге (MLU) разработали новый метод нанесения противовоспалительных веществ на имплантаты с целью подавления нежелательных иммунных воспалительных реакций в организме. Их исследование было...
Сканирование FDG-PET может диагностировать деменцию за годы до развития симптомов
Генетические изменения в гене C9orf72 достоверно связаны с заболеваниями головного мозга при лобной деменции (FTD) и ALS.