Amputeeritud jäseme külge kinnitatud protees suudab suhelda ajuga, et anda kasutajale sensoorset tagasisidet. Krediit: Stephanie KuKui painutate oma biitsepsit, saadab lihas teie ajju teavet, mis võimaldab teil tunda lihaste kokkutõmbumist, ilma et peaksite sellele isegi pilku heitma. Kuid kui teil on biooniline jäse, ei saa te sama sensoorset tagasisidet.
'Kui ma liigutan oma bioonseid pahkluusid, ei tunne ma pahkluude liikumist ja kui pöördemoment mu bioonilistel hüppeliigesetel suureneb, ei tunne ma seda pöördemomenti,' ütleb Hugh Herr, kes juhib Extreme Bionics at MIT, ja mille jalad on amputeeritud allpool põlve.Herr ja tema meeskond üritavad seda muuta amputeeritute jaoks, kasutades lihase siirdamist ja amputatsioonikohas olemasolevaid närve. Nad kirjeldasid uut tehnikat hiljutises uuringus avaldatud raamatus 'Teadusrobootika'. Shriya Srinivasani, MIT-i ja Harvardi doktorikraadi ja uuringu juhtivautori sõnul põhineb see 'inimkeha põhilisel motoorsel üksusel', agonisti ja antagonisti lihaste paaril.
Krediit: Biomechatronics Lab
Ta selgitab, et teie biitseps ja triitseps moodustavad ühe sellise paari. 'Kui tõmbate biitsepsi kokku, paindub küünarnukk ja triitseps venitatakse. Ja see venitussignaal saadetakse teie ajule, et anda teile teada, kus teie käsi ruumis asub, kui kiiresti see liigub ja millist raskust või koormust see võib vastu pidada.
Srinivasani sõnul on agonisti-antagonisti lihaspaaride poolt pakutav sensoorne tagasiside peenmotoorika juhtimise võtmeks. Kuid tüüpilise amputatsiooniprotseduuri puhul – mis pole tema sõnul pärast kodusõda palju muutunud – on see tagasisidetee kahjustatud.
'See hõlmab sisuliselt naha ja lihaste lõikamist ning lõpuks luu lõikamist amputatsioonikohas ning lihaste mähkimist selle piirkonna ümber ja naha sulgemist selle ümber,' ütleb ta. 'Ja see, mis on läbi lõigatud, on kõik närvid, mis kontrollivad teie lihaseid, ja see põhiline agonisti-antagonisti lihassuhe.' Selle tulemusena, ütleb ta, peavad praegused proteeside kasutajad oma jäsemeid visuaalselt jälgima, et teada saada, mida nad teevad.
Kuid kasutades mujalt kehast pärit lihaste siirdamist, on teadlased leidnud viisi amputatsioonikohtadesse jäänud närvide päästmiseks ja agonisti-antagonisti lihaste paaride taastamiseks. 'Meie uues amputatsiooniparadigmas seome me kirurgiliselt ja mehaaniliselt regeneratiivsed lihastükid iga oma närviga,' ütleb Srinivasan, 'ning ühendame need nii, et kui üks [lihas] kokku tõmbub, venib teine automaatselt välja ja saadab selle. tagasiside signaal ajule.'
'Ja kuna meil on lihaspaarid, saame ka need signaalid välja võtta ja proteeside kontrolli all olla paremad – ning suudame moduleerida proteeside asendit, kiirust ja jäikust, mis on kliinilise standardi märkimisväärne edasiminek,' ütles ta. ütleb. Ta selgitab, et iga lihaspaariga saavad teadlased implanteerida ka andurite komplekti, mis ütlevad bioonilisele jäsemele, kuidas liikuda.
Uuringus katsetasid teadlased seda tehnikat rottidel, kasutades sensoorse teabe ajju tagasi saatmiseks poogitud lihaspaare. Nüüd, vastavalt MIT-ile Pressiteade , kavatsevad nad hakata seda inimestele rakendama, kasutades umbes 4 x 1,5 sentimeetri suurusi lihassiirdeid.
Srinivasan ütleb, et see tehnika ei piirdu ainult hiljutiste amputeeritutega – seda saab kasutada ka 'ülevaatusprotseduurina' sellistele inimestele nagu Herr, kellel olid ammu amputeeritud jäsemed.
'Peaaegu iga amputatsioonistsenaariumi korral, kui meil on alles natuke tervet närvi, saame selle võtta ja panna regeneratiivsetesse lihaste siirdamiseks,' selgitab ta pressiteates. 'Me saame neid lihaseid koguda peaaegu kõikjalt kehast, muutes selle rakendatavaks paljudel juhtudel, alates traumast kuni kroonilise valuni.'