Љубов во протетика

Гуштерите можат да се регенерираат откако ќе ја загубат опашката, а раковите можат да се регенерираат откако ќе ги загубат своите стапала, но во споредба со овие навидум „примитивни“ животни, луѓето изгубиле многу од способноста за регенерација во текот на еволуцијата. Способноста за регенерација на екстремитетите кај возрасните е речиси нула, со исклучок на бебињата кои може да се регенерираат кога ќе ги загубат врвовите на прстите. Како резултат на тоа, квалитетот на животот на оние кои губат екстремитети поради несреќа или болест може да биде значително засегнат, а наоѓањето биолошка замена е важна опција за лекарите да го подобрат животот на лицата со ампутирање.

Уште во древниот Египет имало записи за вештачки екстремитети. Во „Знакот на четворицата“ на Конан Дојл, има и опис на убиец кој користи протетски екстремитети за да убива луѓе.

Сепак, таквата протетика обезбедува едноставна поддршка, но веројатно нема значително да го подобри животното искуство на ампутираниот. Добрата протетика треба да може да испраќа сигнали во двете насоки: од една страна, пациентот може автономно да ја контролира протезата; Од друга страна, протетскиот екстремитет би требало да може да испраќа сензации до сетилниот кортекс на мозокот на пациентот, исто како природен екстремитет со нерви, давајќи му чувство за допир.

Претходните студии се фокусираа на декодирање на мозочните кодови за да им овозможат на субјектите (мајмуните и луѓето) да ги контролираат роботските раце со својот ум. Но, исто така е важно да се даде смисла на протезата. Наизглед едноставен процес како фаќање вклучува сложени повратни информации, бидејќи потсвесно ја прилагодуваме силата на прстите во зависност од тоа како се чувствуваат нашите раце, за да не ги лизнеме работите или да ги штипкаме премногу силно. Претходно, пациентите со протетски раце мораа да се потпираат на очите за да ја одредат јачината на предметите. Потребно е многу внимание и енергија за да направиме работи што можеме да ги правиме во лет, но и тогаш често ги кршат работите.

Во 2011 година, Универзитетот Дјук спроведе серија експерименти врз мајмуни. Тие имаа мајмуни да го користат својот ум за да манипулираат со виртуелни роботски раце за да фатат предмети од различни материјали. Виртуелната рака испраќала различни сигнали до мозокот на мајмунот кога ќе наиде на различни материјали. По тренингот, мајмуните можеле правилно да одберат одреден материјал и да добијат награда за храна. Ова не само што е прелиминарна демонстрација на можноста да се даде чувство на допир на протетиката, туку исто така сугерира дека мајмуните можат да ги интегрираат тактилните сигнали испратени од мозокот на протезата со сигналите за контрола на моторот испратени од мозокот до протезата, обезбедувајќи целосна опсег на повратни информации од допир до сензација за контрола на изборот на рака врз основа на сензација.

Експериментот, иако добар, беше чисто невробиолошки и не вклучуваше вистински протетски екстремитет. И за да го направите тоа, треба да ги комбинирате невробиологијата и електротехниката. Во јануари и февруари оваа година, два универзитети во Швајцарија и САД објавија трудови независно користејќи го истиот метод за прикачување сензорна протетика на експериментални пациенти.

Во февруари, научниците од Ecole Polytechnique во Лозана, Швајцарија и други институции, го пријавија своето истражување во труд објавен во Science Translational Medicine. Тие му дадоа на 36-годишниот субјект, Денис Аабо С? Ренсен, со 20 сензорни места во роботската рака кои произведуваат различни сензации.

Целиот процес е комплициран. Прво, лекарите во римската болница Гимили вградија електроди во двата нерви на рацете на Соренсен, медијалниот и улнарниот нерв. Улнарниот нерв го контролира малиот прст, додека средниот нерв ги контролира показалецот и палецот. Откако биле вградени електродите, лекарите вештачки ги стимулирале медијалните и улнарните нерви на Соренсен, давајќи му нешто што долго време не го чувствувал: почувствувал како се движи неговата исчезната рака. Што значи дека нема ништо лошо во нервниот систем на Соренсен.

Научниците од Ecol Polytechnique во Лозана потоа прикачија сензори на роботската рака што може да испраќа електрични сигнали врз основа на услови како што е притисокот. Конечно, истражувачите ја поврзаа роботската рака со отсечената рака на Соренсен. Сензорите во роботската рака го заземаат местото на сензорните неврони во човечката рака, а електродите вметнати во нервите ги заменуваат нервите кои можат да пренесуваат електрични сигнали во изгубената рака.

По поставувањето и дебагирањето на опремата, истражувачите спроведоа серија тестови. За да спречат други одвлекувања, на Соренсен му ги врзале очите, му ги покриле ушите и му дозволиле да се допира само со роботската рака. Откриле дека Соренсен не само што може да ја процени тврдоста и обликот на предметите што ги допира, туку и да прави разлика помеѓу различни материјали, како дрвени предмети и ткаенина. Уште повеќе, манипулаторот и мозокот на Соренсен се добро координирани и реагираат. Така, тој може брзо да ја прилагоди својата сила кога ќе земе нешто и да го одржува стабилно. „Ме изненади затоа што наеднаш можев да почувствувам нешто што не сум го почувствувал во последните девет години“, рече Соренсен во видеото обезбедено од Ecole Polytechnique во Лозана. „Кога ја мрднав раката, можев да почувствувам што правам наместо да гледам што правам.

Слична студија беше направена на Универзитетот Кејс Вестерн Резерв во САД. Нивниот предмет беше Игор Спетиќ (48) од Медисон, Охајо. Ја загубил десната рака кога врз него паднал чекан додека правел алуминиумски делови за млазни мотори.

Техниката што ја користат истражувачите од Универзитетот Кејс Вестерн Резерв е приближно иста како техниката што се користи во политехниката ECOLE во Лозана, со една важна разлика. Електродите користени во Ecole Polytechnique во Лозана ги пробиле невроните во раката на Соренсен во аксонот; Електродите на Универзитетот Кејс Вестерн Резерв не продираат во невронот, туку ја опкружуваат неговата површина. Првиот може да произведе попрецизни сигнали, давајќи им на пациентите посложени и нијансирани чувства.

Но, тоа има потенцијални ризици и за електродите и за невроните. Некои научници се загрижени дека инвазивните електроди би можеле да предизвикаат хронични несакани ефекти врз невроните и дека електродите би биле помалку издржливи. Сепак, истражувачите од двете институции се уверени дека можат да ги надминат слабостите на нивниот пристап. Spiderdick, исто така, произведува прилично прецизно чувство на одвојување од шкурка, памучни топчиња и коса. Меѓутоа, истражувачите од Ecole Polytechnique во Лозана рекоа дека се уверени во издржливоста и стабилноста на нивната инвазивна електрода, која траеше меѓу девет и 12 месеци кај стаорци.

Сепак, прерано е да се стави ова истражување на пазарот. Покрај издржливоста и безбедноста, практичноста на сензорната протетика сè уште е далеку од доволно. Соренсон и Спедик останаа во лабораторијата додека се поставуваше протетиката. Нивните раце, со многу жици и гаџети, не личат на бионичките екстремитети на научната фантастика. Силвестро Мицера, професор на Ecole Polytechnique во Лозана, кој работеше на студијата, рече дека ќе поминат неколку години пред првата сензорна протетика, која изгледа исто како нормалната, да ја напушти лабораторијата.

„Возбуден сум што гледам што прават. Се надевам дека тоа им помага на другите. Знам дека науката е потребно долго време. Ако не можам да ја користам сега, но следниот човек може, тоа е одлично“.

news

Време на објавување: 14.08.2021