Популярні Пости

Вибір Редакції - 2019

Ампуте відчуває текстуру з біонічним кінчиком пальця

Anonim

Ампути змогли відчути гладкость і нерівність у режимі реального часу за допомогою штучного кінчика пальця, який був хірургічно пов'язаний з нервами в його плечі. Більше того, нерви неампутів також можуть бути стимульованими для відчуття нерівності, без необхідності хірургічного втручання, що означає, що протезний дотик до ампути тепер може бути розроблений і безпечно випробуваний на недоторканих людей.

реклама


Технологію для доставки цієї складної тактильної інформації розробив Сильвестро Мікера та його команда в EPFL (Ecole polytechnique fédérale de Lausanne) та SSSA (Scuola Superiore Sant'Anna) разом з Калоджеро Оддо та його командою в SSSA. Результати, опубліковані сьогодні в eLife, дають нові та прискорені можливості для розробки біонових протезів, посилених сенсорними зворотними зв'язками.

"Стимуляція відчувалася практично так, як я відчував себе моєю рукою", - каже ампут Денніс Аабо Сьоренсен про штучний кінчик пальця, пов'язаний з його пнем. Він продовжує: "Я все ще відчуваю свою відсутність руки, вона завжди стискається в кулак. Я відчув відчуття текстури на кінчику вказівного палець моєї фантомної руки".

Сьоренсен є першою людиною у світі, щоб розпізнати текстуру, використовуючи біонічний кончик пальців, пов'язаний з електродами, які були хірургічно введені над його пнем.

Нерви в руці Серенсена були з'єднані з штучним кінчиком пальців, оснащеним датчиками. Машина керувала рухом кінчиків пальців над різними пластиковими деталями, вигравірованими різними візерунками, гладкими або шорсткими. Коли кінчик пальця перемістився через текстурований пластик, датчики генерували електричний сигнал. Цей сигнал був переведений у серію електричних шипів, що імітують мову нервової системи, потім доставляються нервам.

Серенсен може розрізняти грубі та гладкі поверхні 96% часу.

У попередньому дослідженні імплантанти Соренсена були пов'язані з протезувальною рукою, що підвищує чуттєвість, що дозволило йому визначити форму та м'якість. У цьому новому виданні про текстуру в журналі eLife біонічний кончик пальців досягає чудового рівня дотику.

Імітація дотику в неампутатах

Цей же аналіз експерименту на грубість проводився на неампутатах без необхідності проведення хірургічного втручання. Тактильна інформація була доставлена ​​через тонкі голки, які були тимчасово прикріплені до серединного нерва руки через шкіру. Неампути змогли відрізнити шорсткість у текстурах у 77% випадків.

Але чи ця інформація про дотик від біонічного пальця справді нагадує відчуття дотику від реального пальця? Вчені протестували це, порівнюючи активність мозкових хвиль неампутів, колись зі штучним кінчиком пальця, а потім з власним пальцем. Сканування головного мозку, зібраного за допомогою кришки ЕЕГ на голові суб'єкта, показало, що активізовані ділянки мозку були аналогічними.

Дослідження показують, що голки ретранслюють інформацію про текстуру практично так само, як імплантовані електроди, даючи вченим нові протоколи для прискорення для поліпшення сенсорного рішення при протезуванні.

"Це дослідження об'єднує фундаментальні науки та прикладне машинобудування: це дає додаткові докази того, що дослідження з нейропротезування можуть сприяти проведенню дебатів з нейронауки, зокрема про нейрональні механізми людського відчуття, - каже Калоджеро Оддо з Інституту біоребротики АССА. "Це також буде перекладено на інші програми, такі як штучний дотик у робототехніці для хірургії, рятування та виробництва".

реклама



Джерело історії:

Матеріали, надані Ecole Polytechnique Fédérale de Lausanne . Примітка. Зміст можна редагувати за стилем та довжиною.


Довідка з журналу :

  1. Калоджеро Мария Одедо, Станіса Распопович, Фіоренцо Артоні, Альберто Маццоні, Джакомо Спіглер, Франческо Петріні, Федеріка Джамбаттістелі, Фабріціо Веккйо, Франческа Міраглія, Лоредана Золло, Джованні Ді Піно, Доменіко Камбоні, Марія Кьяра Карроза, Євгеніо Гугліелмеллі, Паоло Марія Россіні, Уго Фарагуна, Сільвестро Мікера. Інтранеральна стимуляція викликає розрізнення текстурних особливостей штучним кінчиком пальців у неушкоджених та ампутних людей . eLife, 2016; 5 DOI: 10.7554 / eLife.09148