Протез руки LUKE, названный в честь главного героя «Звездных войн» Люка Скайуокера, оснастили биологической обратной связью. Теперь обладатель протеза может с помощью электродов, вживленных в периферийные нервы и мышцы, ощущать прикосновения к предметам, вибрации и даже боль, и управлять протезом значительно точнее, говорится в статье, опубликованной в Science Robotics.
В последние несколько лет протезы конечностей становятся все более функциональными, но они все еще редко могут полностью заменить человеку утраченную конечность, так как они редко обладают обратной связью: другими словами, человек с протезом может управлять им и дотрагиваться до различных предметов и поверхностей, но технологии редко позволяют ему их почувствовать. Несмотря на то, что чувствительные протезы существуют уже сейчас, они недостаточно в эффективны, позволяют тому, кто их носит, выполнять лишь узкий спектр действий и ощущать считанное количество текстур.
Инженеры и ученые под руководством Джейкоба Джорджа (Jacob George) из Университета Юты решили доработать протез LUKE, который был разработан в 2014 году, а информация о его поступлении на рынок впервые появилась три года назад. В их эксперименте, который продлился больше года, принял участие мужчина с ампутированной выше локтя левой рукой.
Для обеспечения биологической обратной связи и точного управления протезом в область медиального и локтевого нервов руки участника были имплантированы электроды. Также в мышцы руки имплантировали восемь электромиографических датчиков. Обратная связь достигалась с помощью стимуляции нервов при взаимодействии протеза со стимулом. Через две недели после установки электродов участник исследования смог почувствовать искусственной рукой несколько разных ощущений, среди которых вибрация, напряжение руки, движение отдельных пальцев, а также боль: они были распределены в различных точках руки.
За 14 месяцев исследования ученым удалось научить участника исследования нескольким точным действиям: например, он смог сорвать виноград с грозди или перенести яйцо, не разбив его, а также пожать другому человеку руку и почувствовать ее.
Использование биологической обратной связи также помогло правильно рассчитывать силу хвата (например, в случае, когда предмет очень хрупкий, применение излишней силы может привести к его поломке).
Использование протеза с обратной связью улучшило психологическое и психосоматическое состояние: участник исследования сообщил об облегчении фантомных болей в ампутированной руке, а также, что был очень доволен, что предметы рукой можно снова почувствовать. При этом пока что такой протез должен быть подключен к компьютеру для управления: в будущем, однако, исследователи собираются сделать систему портативной.
Обеспечить чувствительность протеза можно также с помощью нейроинтерфейсов. Так, в нашей заметке вы можете прочитать о разработке, которая позволила парализованному человеку вернуть осязание в искусственную руку.
Елизавета Ивтушок