By Дослідження дозволили повернути особам з протезом кінцівки відчуття її розташування – пише Саймон Мейкін у журналі “Scientific American”.
Ми навіть із заплющеними очима можемо зімкнути докупи два пальці. Відчуття, що дозволяє виконати це завдання, зветься пропріоцепцією. Це різновид зворотного стискання, що інформує мозок про позицію і поведінку певних частин тіла. “Пропріоцепція має ключове значення для рухових можливостей людини”, – пояснює Тайлер Клайтес, інженер-біомедик із Massachusetts Institute of Technology.
Науковці досягли значних успіхів у керуванні роботичними кінцівками за допомогою нервової системи, але передача чуттєвих зворотних імпульсів виявилася значно складнішим завданням. Лише нещодавно група, якою керує Х’ю Герр, інженер-біомеханік з МІТ, сконструювала протез ноги з відчуттям пропріоцепції. “Це дуже важлива характеристика протезів, якої ми до цього не могли досягти”, – визнає інженер-біомедик Пол Мараско із Cleveland Clinic, котрий не брав участі в дослідженнях.
Для відчуття розташування кінцівки базове значення мають м’язи, що творять пари – коли одна зі складових розтягується, то друга скорочується. Під час стандартної процедури ампутації кінцівки хірурги прикріплюють залишені м’язи до кістки, обмежуючи таким чином їх рух і водночас знищуючи описані динамічні взаємини. Нова хірургічна техніка ампутації ноги нижче коліна, яку було описано в травні (минулого року) в “Science Translational Medicine”, полягає у створенні нових пар м’язів. Розташовані на шкірі електроди реєструють їхню активність, а зібрані дані використовуються для керування підсилювачами, які рухають ходовим суглобом протеза. Зі свого боку детектори у ступні протезу посилають імпульси до м’язів. “Відтворення системи управління рухом – це насправді велике досягнення”, – визнає Мараско.
Процедура робить можливим майже натуральний рух штучної кінцівки. Коли пацієнт підіймається по сходах, він несвідомо згинає ступню так, як це роблять здорові особи. “Це перша демонстрація зворотних впливів, які виникають, надзвичайно важливих, хоч і мимовільних дій, що супроводжують ходіння по нерівній поверхні”, – пояснює Клайтес, котрий керував дослідницькою групою. У іншому експерименті вчені виявили, що врахування в петлі зворотного стиснення даних з детекторів поворотного моменту в руховому суглобі дозволяє пацієнтові точніше скеровувати силу, необхідну для натискання педалі. “Новина полягає у забезпеченні сигналу зворотного стиснення, котрий мозок зуміє ідентифікувати як відчуття позиції, швидкості і сили”, – пояснює Клайтес.
Ці відчуття створюють враження наявності кінцівки. “Пацієнт, описуючи вплив протезу, вживає такі вислови як “робот став частиною мене” і “я віднайшов мою ногу”, – розповідає Герр, котрий і сам зазнав ампутації. Коли донька пацієнта запитала батька, чи він не почувається тепер як кіборг, він відповів: “Ні, я почуваюся так, наче у мене є ступня”.
Використання матеріалів «Matrix-divergent» дозволяється за умови посилання на «matrix-info.com».
Для інтернет-видань обов’язкове зазначення автора публікації та пряме, відкрите для пошукових систем гіперпосилання у першому абзаці на конкретний матеріал.
Думки, викладені у публікаціях, відображають позицію їх авторів. Відповідальність за достовірність фактів, цитат, власних назв та інших відомостей несуть автори. Редакція може не погоджуватись із думкою авторів публікацій.
