Ученые из EPFL Университета им. А. Джемелли в Риме, создали бионическую руку нового поколения с возможностью получать практически полное ощущение осязания. Ученым удалось фактически воссоздать проприоцепцию, чувство, позволяющее мозгу моментально и точно определять положение конечности во время выполнения движений, даже в полной темноте или при закрытых глазах.
Новая бионическая рука позволяет пациентам протягивать руку к объекту и ощутить, как форму, размер или положение, так и консистенцию предмета без визуального контакта. Протез был успешно протестирован на нескольких пациентах и ??работает путем стимуляции нервов в культе пациента. Затем нервы могут обеспечивать сенсорную обратную связь с мозгом в режиме реального времени – аналогично тому, что происходит в здоровой руке.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Science Robotics. Разработкой этого устройства в течение 10 лет занималась группа ученых во главе с профессором Сильвестро Мицерой, в EPFL и доктором Паоло Марией Россини, из Университета А. Джемелли в Риме.
Сенсорная обратная связь
Современные миоэлектрические протезы позволяют людям с ампутированными конечностями восстановить произвольный моторный контроль над протезом, используя остаточную функцию мышц в предплечье. Однако отсутствие какой-либо сенсорной обратной связи означает, что пациентам приходится в значительной степени полагаться на визуальные сигналы. Но это мешает им чувствовать, что их протез является частью их тела, и делает его использование неестественным.
В последнее время ряду исследовательских групп удалось обеспечить тактильную обратную связь у пациентов с ампутированными конечностями, что привело к улучшению функции протезов. Но это последнее исследование сделало еще один шаг вперед.
«Наше исследование показало, что сенсорная замена, основанная на интраневральной стимуляции, может обеспечивать как обратную связь по положению, так и тактильную обратную связь одновременно и в режиме реального времени», - объясняет Мицера. «У мозга нет проблем с объединением этой информации, и пациенты могут обрабатывать оба типа в режиме реального времени с отличными результатами».
Внутренняя стимуляция восстанавливает поток внешней информации с помощью электрических импульсов, посылаемых электродами, вставленными непосредственно в культю пациента. Затем пациенты должны пройти обучение, чтобы постепенно научиться переводить эти импульсы в проприоцептивные и тактильные ощущения.
Этот метод позволил двум пациентам с ампутированными конечностями восстановить высокую проприоцептивную чувствительность, результаты которых сопоставимы с результатами, полученными у здоровых людей. Одновременное получение информации о положении и тактильной обратной связи позволили двум пациентам с высокой точностью определить размер и форму четырех объектов (75,5%).
«Эти результаты показывают, что люди с ампутированными конечностями могут эффективно обрабатывать тактильную информацию и информацию о положении, полученную одновременно посредством интраневральной стимуляции», - говорит Эдуарда Д'Анна, исследователь EPFL и ведущий автор исследования.
