Разработаны бионические протезы, распознающие текстуру поверхности

Фото из открытых источников

Инвалид с ампутированной рукой может ощущать гладкую и шероховатую поверхности в режиме реального времени с помощью искусственного кончика пальца, который был хирургическим путем соединен с нервами его предплечья. Кроме того, также можно стимулировать нервы для распознавания текстуры поверхности и без вмешательства хирургии, а это означает, что протезы для инвалидов могут быть разработаны и безопасно проверены на здоровых людях.

Эта технология, обеспечивающая сложную тактильную информацию, была разработана Сильвестром Мичера и его командой из Федеральной политехнической школы Лозанны. Результаты этого исследования демонстрируют новые возможности для разработки бионических протезов, усиленных с сенсорной обратной связью.

«Имитация ощущений точно такая же, будто я ощущаю их своей рукой», - сказал инвалид Деннис Соренсен об искусственном кончике пальца, подключенном к его культе. - Я все еще чувствую свою недостающую руку, она всегда сжата в кулак. Чувствую ощущения на кончике указательного пальца моей фантомной руки».

Соренсен является первым в мире человеком, который может распознать текстуру поверхности с помощью бионического протеза кончика пальца, связанного с электродами, которые хирургическим путем были имплантированы выше его культи.

Нервы в руке Сыренсена были подключены к искусственному кончику пальца, оборудованному датчиками. Аппарат управлял движением протеза по кусочкам пластмассы, имеющим различную текстуру поверхности, гладкую или грубую. По мере перемещения кончика пальца по поверхности пластмассы, на датчики поступал электрический сигнал. Этот сигнал был переведен в серию электрических импульсов, имитирующих язык нервной системы, а затем поступал к нервам. Соренсен мог различать грубую и гладкую поверхность 96% времени.

В предыдущем исследовании имплантированные электроды Соренсена были подключены к протезу руки, оснащенному сенсорами, что позволило ему распознать форму и мягкость поверхности. В этой новом исследовании, связанном с текстурой поверхности, бионический кончик пальца показывает великолепные результаты.

Точно такой же эксперимент был проведен и на здоровых людях без хирургического вмешательства. Тактильная информация обеспечивалась с помощью тонких игл, которые были временно соединены  со срединным нервом руки через кожу. Испытуемые могли различать шероховатость поверхности 77% времени.

Действительно ли прикосновение бионического кончика пальца напоминает ощущение от прикосновения настоящим пальцем? Ученые проверили это путем сравнения волн мозговой активности здоровых людей при использовании искусственного кончика пальца, а затем с их собственным пальцем. Сканирование головного мозга показало, что активированные области в мозге были аналогичными.

Исследование продемонстрировало, что иглы передают информацию о текстуре поверхности точно таким же способом, как имплантированные электроды, что ставит перед учеными новые задачи для разработки бионических протезов с имитацией ощущений.