Человек выполняет много задач руками, даже не глядя на них. Но если одеть перчатки, что снизит чувство прикосновения, то многие задачи он не сможет выполнять хорошо. Если отключить проприоцепцию — способность ощущать относительное положение и движение тела — и человек может получить травму или даже сломать предмет.
Группа ученых, во главе с доктором Гринспон из Чикагского университета, опубликовала результаты исследования в журнале Nature Biomedical Engineering and Science, в котором было показано, что с помощью точной стимуляции мозга можно получить тактильную обратную связь с протезами рук.
Для получения протезных ощущений ученые разместили крошечные электродные массивы в частях мозга, ответственных за движение и ощущение руки. Человек может двигать роботизированной рукой, просто думая о движении, а в то же время датчики на протезе руки могут создавать электрические импульсы (интеркортикальную микростимуляцию (ICMS), в той части мозга, которая отвечает за осязание.
Почти в течение 10 лет стимуляция центра прикосновения позволяла получить только чувство контакта в разных местах руки.
Недавно опубликованные результаты знаменуют собой важные вехи в преодолении этих ограничений.
Ученые в первом исследовании, акцентировали внимание на том, чтобы электрически вызванные ощущения прикосновения были точно локализованными, достаточно сильными и стабильными, что необходимо для выполнения повседневных задач.
Ученые подавали короткие импульсы на отдельные электроды в центрах прикосновения участникам исследования и просили сообщать, от том насколько сильное каждое ощущение, и таким образом исследователи создали подробные «карты» областей мозга, соответствующие определенным частям руки.
Как показало тестирование, при одновременной стимуляции двух близко расположенных электродов участники ощущали более сильное и четкое прикосновение.
С помощью последовательной активации электродов удалось значительно улучшить способность участников исследования различать сложные тактильные формы и реагировать на изменения в объектах, к которым они прикасались. Таким образом удалось добиться более качественной бионической обратной связи к естественному осязанию.
Ученые планируют улучшить конструкцию электродов и хирургические методы, что позволит получить покрытие руки более реалистичную обратную связь. Это также актуально для пациентов с другими видами сенсорных нарушений.