То, что казалось фантастикой еще 15-29 лет назад, сегодня становится реальностью. Протезы по своим функциональным возможностям постепенно приближаются к возможностям здоровых конечностей. Они не только научились выполнять большой объем движений, в т.ч. и довольно тонких, но и приобретают чувствительность.
В последние годы биомеханические протезы получают всю большую распространенность, они постоянно совершенствуются, в некоторых из них используется интерфейс «мозг-компьютер». Однако принципиальным отличием таких протезов от здоровой конечности является отсутствие в них чувствительности. Сенсорная информация о различных объектах чрезвычайно важна для пользователя, поскольку обратная связь позволяет в наиболее полном объеме взаимодействовать с ними. Исправить этот недостаток современных бионических протезов может последняя разработка специалистов Западного резервного университета Кейса (Case Western Reserve University) и медицинского центра по делам ветеранов Кливленда (Cleveland Veterans Affairs Medical Center).
Новый вид интерфейса способен передать сенсорную информацию о предмете из 20 точек, расположенных на протезе. Это осуществляется за счет непосредственной стимуляции нервных волокон, оставшихся на культе. В настоящее время такими интерфейсами обладают двое людей с ампутацией верхних конечностей, причем имплантаты продолжают работать более 18 месяцев, что уже является огромным достижением, т.к. существенным недостатком современных интерфейсов, интегрированных в нервную ткань, является постепенное снижение их производительности.
На видео внизу можно увидеть как 48-летний мужчина из Огайо, который потерял руку три года назад в результате несчастного случая, использует свой протез руки, чтобы поднять со стола вишню и оторвать у нее хвостик. Как видно на видео, этот процесс происходит без чрезмерного сдавливания вишни и в тоже время она фиксируется достаточно надежно, чтобы удержать ее и оторвать плодоножку. Все стало возможным благодаря детекторам, встроенным в протез и передающим пользователю сенсорную информацию о предмете, в данном случае – о вишне.
Этот нервный интерфейс представляет собой систему, состоящую из датчиков, которыми оснащается протез и электродов, соединяющих датчики с нервными окончаниями на культе. В основе данной технологии лежит специальная версия интерфейса, известного как манжетный электрод (манжетный нейроэлектродный массив) – гибкая пластина с несколькими электродами на поверхности, с помощью которой передается электрический сигнал на нервное окончание. В данном интерфейсе происходит стимулирование локтевого, лучевого и срединного нервов, причем для каждого нерва применяется один манжетный электрод, но сигналы на электроды поступают с 20 сенсорных датчиков, которыми оснащен протез, т.е. при этом задействованы многочисленные нейронные связи.
Отличительной особенностью этого интерфейса является минимальное воздействия по сути чужеродного объекта на нервные окончания, т.к. манжетный электрод не проникает в их защитные оболочки в отличие от других экспериментальных технологий. Именно поэтому данный интерфейс работает уже более полутора лет, тогда как другие интерфейсы сначала показывают довольно высокие показатели проведения сигнала, но уже через несколько недель их эффективность существенно снижается, а в перспективе они могут стать причиной повреждения нерва.
«Данное исследование – это без всякого преувеличения передний край современной науки». – говорит Джек Джуди, директор Института нанонауки и медико-инженерных технологий Университета Флориды в Гейнсвилле, – «в настоящее время существуют технологии, обеспечивающие передачу сенсорных сигналов на нервы, к примеру, при кохлеарной имплантации или стимулирование блуждающего нерва при эпилепсии, однако эффективность технологий для обеспечения осязания до настоящего времени была очень низкой».
«Эта работа открывает возможность того, что в ближайшем будущем протезы конечностей смогут обеспечить устойчивую обратную связь со своими пользователями», – отмечает Дастин Тайлер, профессор Case Western Reserve University и один из участников проекта.
Ли Миллер, профессор неврологии CaseWesternReserveUniversity, в данном проекте участия не принимал, однако считает достигнутые им результаты очень значительными: «На сегодняшний день это самое большое количество сенсорных ощущений, вызванных периферической нервной стимуляцией. И насколько мне известно, стабильной работы нервного интерфейса в течение 18 месяцев до сих пор достигнуть не удавалось еще никому».
https://dislife.ru/
