Протезы научили адаптировать «осязание» под движения человека
Люди, которые пользуются протезами с «осязанием» — то есть способными передавать ощущение от прикосновений через электростимуляцию кожи, испытывают неудобства из-за того, что эта обратная связь зависит не только от самого прикосновения, но и от электропроводности кожи и характеристик контактов. Американские ученые разработали алгоритм, который постоянно отслеживает контакт электродов и подстраивает уровень стимуляции таким образом, чтобы чувствительность оставалась на одном уровне, говорится в статье, опубликованной в журнале Science Robotics.
Для полноценной компенсации потери руки крайне важно, чтобы протез мог не просто свободно совершать сложные движения, но и давать человеку обратную связь. Уже существуют протезы, которые могут передавать ощущения через имплантируемые или накладываемые на руку электроды с помощью электрических импульсов, соответствующих прикосновениям к протезу. Протезы с присоединяемыми к коже электродами считаются более удобными, но они имеют существенный недостаток — воспринимаемая человеком обратная связь от протеза зависит от контакта между электродами и кожей, и может меняться при частичном отсоединении электрода или потении.
Группа ученых из Иллинойсского университета в Урбане-Шампейне под руководством Тимоти Бретла (Timothy Bretl) в 2014 году разработала модель, описывающую зависимость интенсивности электростимуляции, требуемой для поддержания стабильной чувствительности, от характеристик контакта электродов с кожей. В частности, она подразумевает, что энергия стимулирующего импульса и фазовый заряд (произведение силы тока на время импульса) линейно зависят от импеданса контакта между электродами и кожей при постоянном уровне чувствительности.
Теперь ученые экспериментально проверили модель на добровольцах, а также создали алгоритм, который позволяет поддерживать постоянный уровень воспринимаемой человеком обратной связи от протеза, меняя характеристики стимулирующих импульсов. Во время первого эксперимента на 10 добровольцах ученые меняли характеристики контакта электродов и, поскольку при этом плотность тока повышается, уровень стимуляции повышался. Добровольцы подстраивали уровень тока таким образом, чтобы ощущения соответствовали изначальным. Таким образом ученые получили зависимость между интенсивностью импульсов, уровнем контакта и чувствительностью у разных участниках исследования, и смогли подтвердить свою модель. Авторы утверждают, что их модель описывают экспериментальные данные лучше, чем модели из других исследований.
После этого исследователи создали алгоритм для автоматической подстройки уровня стимуляции под контакт между электродами и кожей, который может меняться при повседневных движениях. Ученые проверили его эффективность на двух пациентах с ампутированной ниже локтя правой рукой и протезами, передающими ощущения от прикосновения пальцами к объектам. Их попросили выполнить по три упражнения, во время которых руки постоянно двигаются: подъем по лестнице с перилами, забивание гвоздей и занятие на эллиптическом тренажере. После упражнений испытуемые рассказали, что потеряли чувствительность у электродов, не управляемых алгоритмом, и наоборот сохранили у тех, стимуляция через которые подстраивалась алгоритмом.
В 2016 году американские ученые создали протез руки и нейроинтерфейс, которые позволили полностью парализованному человеку осязать предметы. В отличие от многих протезов рук он подключается не к периферическим нервам руки, а непосредственно к области коры мозга, отвечающей за тактильную чувствительность в руке.
Григорий Копиев
Еще он замедлял рост уровня глюкозы натощак с возрастом
Американские и австралийские исследователи провели дополнительный анализ результатов крупномасштабных испытаний аспирина у пожилых людей. Оказалось, что при его приеме частота развития сахарного диабета второго типа снижается на 15 процентов. Результаты работы подготовлены для доклада на ежегодном слете Европейской ассоциации по изучению диабета 59th EASD Annual Meeting, который пройдет в Гамбурге 2–6 октября 2023 года; также им посвящен пресс-релиз организации. Аспирин в низких дозах действует как антиагрегант, то есть препятствует адгезии тромбоцитов при формировании тромба и, следовательно, снижает риск заболеваний, связанных с тромбообразованием — инфаркта миокарда и ишемического инсульта. До недавнего времени его ежедневный прием считался вполне безопасным, и его массово назначали даже при невысоком риске сердечно-сосудистых заболеваний. Опубликованный в 2019 году метаанализ 16 работ с участием пости 165 тысяч пациентов и учетом более миллиона пациенто-лет наблюдений поставил безопасность подобной практики под сомнение — оказалось, что постоянный прием низких доз аспирина связан со значительно повышенным риском кровотечений. После этого рекомендации по его назначению стали более строгими. С 2010 по 2014 год в Австралии и США набрали более 19 тысяч относительно здоровых людей в возрасте 65 лет и старше для участия в двойном слепом плацебо-контролируемом лонгитюдном исследовании ASPREE. Оно было призвано уточнить эффективность и безопасность приема низкой дозы аспирина (100 миллиграмм) для первичной профилактики заболеваний. Первые результаты работы были неожиданными — оказалось, что прием препарата не снижает, а возможно, даже повышает смертность от всех причин, однако сами авторы призвали интерпретировать эти результаты с большой осторожностью. При этом исследователи получили большой объем данных, детальный анализ которых продолжается до сих пор. София Зунгас (Sophia Zoungas) из Университета Монаша с коллегами из шести научных центров Австралии и США проанализировала данные 16209 участников ASPREE, не страдавших на момент включения сердечно-сосудистыми заболеваниями, сахарным диабетом, деменцией или инвалидностью, ограничивающей самостоятельное проживание. 8086 из них получали 100 миллиграмм аспирина в день, 8123 — плацебо. Медианная продолжительность наблюдения за ними составила 4,7 года. Развитие сахарного диабета второго типа оценивали по уровню глюкозы в крови натощак 7,0 и более миллимоль на литр при ежегодном обследовании, либо по началу приема сахароснижающих препаратов, либо по сообщению самого участника о поставленном диагнозе. Статистический анализ полученных данных проводили с помощью коксовской модели пропорциональных рисков и линейной регрессии со смешанными эффектами. За время наблюдения сахарный диабет выявили у 995 участников, из них 459 в основной группе и 536 в контрольной. По сравнению с плацебо заболеваемость при приеме аспирина была на 15 процентов меньше — отношение рисков (HR) 0,85; 95-процентный ДИ 0,75–0,97; p = 0,01. Кроме того, в основной группе значительно медленнее повышался уровень глюкозы в крови натощак — разница между группами в его среднем ежегодном приросте составила −0,0006 миллимоль на литр; 95-процентный ДИ от −0,0009 до −0,0002; p = 0,004. Полученные результаты сами по себе не представляют повода для изменения текущих клинических рекомендаций по превентивному назначению аспирина. Однако учитывая постоянный рост глобальной заболеваемости сахарным диабетом второго типа среди пожилых людей, потенциал применения противовоспалительных препаратов для его профилактики заслуживает дальнейших исследований, заключают авторы работы. Ранее анализ данных ASPREE показал, что ежедневный прием аспирина снижает риск развития гепатоцеллюлярной карциномы у пациентов с неалкогольной жировой болезнью печени на 52 процента. Кроме того, сводный анализ восьми исследований типа «случай-контроль» выявил 13-процентное снижение риска рака яичников при частом приеме этого препарата. В то же время, по данным ASPREE, ежедневный прием аспирина повышал вероятность анемии у пожилых людей независимо от риска кровотечений.