Разбить яйцо очень сложно - приложите слишком много давления, и скорлупа разрушится, приложите слишком мало, и она не сломается. Для пациентов с ампутированными конечностями такие задачи, которые включают «правильное» количество давления, практически невозможны из-за неспособности организма получать обратную связь от протезных устройств. Теперь новое исследование помогает двум мужчинам с ампутацией почувствовать тактильное давление, прорыв, который может однажды изменить способ работы протезов с телом.
Связанный контент
- Протез «видит» то, что хочет захватить его пользователь
- Новый беспроводной мозговой имплантат помогает парализованным обезьянам ходить. Люди могут быть следующими.
В исследовании, опубликованном сегодня в журнале Science Translational Medicine, подробно описывается новый тип протеза руки, который интегрирует сенсорные электроды в нервную систему организма. Исследователи использовали устройство, чтобы узнать больше о том, как нервная система передает информацию о тактильной интенсивности - интенсивности прикосновения - к телу.
Двое мужчин с ампутациями были оснащены протезной системой, которая включает в себя датчики давления на протезной руке и стимулятор, который передает эту информацию о давлении на манжеты электродов, имплантированных вокруг трех наборов нервов, которые контролируют движение руки. Когда мужчины используют свои протезы, они посылают электрические импульсы с информацией о давлении непосредственно тем нервам, которые контролируют руки, что, в свою очередь, стимулирует мозг. Затем мозг интерпретирует информацию об интенсивности, посылаемую электродами.
В ходе серии тестов исследователи обнаружили, что их субъекты могут различать 20 уровней тактильной интенсивности. Они не только смогли различить похожие уровни интенсивности, но также смогли оценить интенсивность прикосновения, сравнить и даже сопоставить ее с той же интенсивностью на непротезирующей руке.
Учитывая, что у мужчин нет нервных волокон в протезе, эти результаты имеют большое значение. Но что еще более важно, исследователи использовали свои наблюдения, чтобы определить, как на самом деле работают нейронные реакции на прикосновения.
Эти эксперименты показывают, что когда дело доходит до нейронов, активируемых прикосновением, как скорость стрельбы, так и число активированных предоставляют информацию о том, что происходит. Эта информация открывает потенциальные возможности для того, чтобы будущие протезы могли лучше включать тактильную информацию, что могло бы стать ударом для пациентов с ампутированными конечностями.
«Когда вы теряете чувство осязания, вы должны использовать одно из других чувств, чтобы установить связь с предметом, который вы поднимаете», - сказал Джаред Хауэлл, директор по ортопедии и протезированию в Медицинском колледже Бейлора, который не участвовал в Исследование, сообщает Smithsonian.com.
Хауэлл, который работает с пациентами-инвалидами в своей клинической практике и возглавляет исследования по созданию более качественных протезов, говорит, что пациентам с ампутированными конечностями приходится полагаться на зрение, а не на осязание, что затем мешает им полностью участвовать в других видах деятельности, требующих их зрения. «Они на самом деле теряют уровень независимости и уровень функций, которые они в противном случае имели бы», - говорит он.
В будущем исследователи надеются использовать свою работу в качестве основы для исследований, которые могли бы сделать возможным лучшее протезирование или даже позволить роботам передавать тактильную информацию людям. Но на данный момент экспериментальные протезы позволяют двум мужчинам выполнять сложные токарные работы, выгуливать собак и, да, ломать яйца - задачи, которые когда-то казались непреодолимыми с помощью относительно неуклюжих, не нейронных протезов.
«Мы никогда не восстановим истинную функцию, пока мы не заставим мозг взаимодействовать с протезной системой», - говорит Хауэлл. Недавно анонсированное исследование может стать важным шагом на этом пути, то есть если эта технология в конечном итоге станет доступной для более чем двух человек.
Тем временем исследователи продолжат взламывать код того, как организм взаимодействует со своим осязанием, по одному нейрону (и одному яйцу) за раз.
