Ljubav u protetici

Gušteri se mogu regenerirati nakon što izgube rep, a rakovi se mogu regenerirati nakon što izgube noge, ali u poređenju sa ovim naizgled "primitivnim" životinjama, ljudi su izgubili mnogo sposobnosti regeneracije tokom evolucije. Sposobnost regeneracije udova kod odraslih je gotovo nikakva, s izuzetkom beba koje se mogu regenerirati kada izgube vrhove prstiju. Kao rezultat toga, kvalitet života onih koji su izgubili udove zbog nesreće ili bolesti može biti u velikoj mjeri pogođen, a pronalaženje biološke zamjene bila je važna opcija za liječnike da poboljšaju živote amputiranih.

Još u starom Egiptu postoje zapisi o umjetnim udovima. U Conan Doyleovom "Znaku četvorice" postoji i opis ubice koji koristi protetske udove kako bi ubio ljude.

Takva protetika, međutim, pruža jednostavnu podršku, ali je malo vjerovatno da će značajno poboljšati životno iskustvo amputiranog. Dobra protetika treba da bude u stanju da šalje signale u oba smera: s jedne strane, pacijent može samostalno da kontroliše protetiku; S druge strane, protetski ud bi trebao biti u stanju da šalje senzacije senzornom korteksu pacijentovog mozga, baš kao prirodni ud s živcima, dajući im osjećaj dodira.

Prethodne studije su se fokusirale na dekodiranje moždanih kodova kako bi se subjektima (majmunima i ljudima) omogućilo da svojim umom kontrolišu robotske ruke. Ali takođe je važno dati protetici osjećaj. Naizgled jednostavan proces kao što je hvatanje uključuje složenu povratnu informaciju, jer podsvjesno prilagođavamo snagu naših prstiju u skladu s osjećajem naših ruku, kako ne bismo skliznuli stvari sa sebe ili ih previše čvrsto stisnuli. Ranije su se pacijenti s protetskim rukama morali oslanjati na svoje oči kako bi odredili snagu predmeta. Potrebno je puno pažnje i energije da bismo uradili stvari koje možemo raditi u hodu, ali čak i tada one često pokvare stvari.

Univerzitet Duke je 2011. godine proveo niz eksperimenata na majmunima. Imali su majmune da koriste svoj um da manipulišu virtuelnim robotskim rukama kako bi uhvatili predmete od različitih materijala. Virtuelna ruka je slala različite signale u mozak majmuna kada bi naišao na različite materijale. Nakon treninga, majmuni su mogli pravilno odabrati određeni materijal i dobiti nagradu za hranu. Ne samo da je ovo preliminarna demonstracija mogućnosti da se protetici daju osjećaj dodira, već također sugerira da majmuni mogu integrirati taktilne signale koje šalje mozak proteze sa signalima kontrole motora koje mozak šalje protezi, pružajući potpunu raspon povratnih informacija od dodira do osjeta za kontrolu odabira ruke na osnovu osjeta.

Eksperiment, iako dobar, bio je čisto neurobiološki i nije uključivao stvarni protetski ekstremitet. A da biste to učinili, morate spojiti neurobiologiju i elektrotehniku. U januaru i februaru ove godine, dva univerziteta u Švajcarskoj i Sjedinjenim Državama objavila su radove nezavisno koristeći istu metodu za pričvršćivanje senzorne protetike eksperimentalnim pacijentima.

U februaru, naučnici sa Ecole Polytechnique u Lozani, Švajcarska, i druge institucije, objavili su svoje istraživanje u radu objavljenom u Science Translational Medicine. Dali su 36-godišnjeg subjekta, Dennisa Aaboa S? Rensen, s 20 senzornih mjesta u robotskoj ruci koja proizvode različite senzacije.

Cijeli proces je komplikovan. Prvo su doktori u rimskoj bolnici Gimili implantirali elektrode u Sorensenova dva živca na rukama, srednji i ulnarni nervi. Ulnarni nerv kontroliše mali prst, dok srednji nerv kontroliše kažiprst i palac. Nakon implantacije elektroda, doktori su veštački stimulisali Sorensenov srednji i ulnarni nervi, dajući mu nešto što dugo nije osetio: osetio je kako mu se ruka koja nedostaje. Što znači da nema ništa loše u Sorensenovom nervnom sistemu.

Naučnici sa Ecol Polytechnique u Lozani su zatim na robotsku ruku pričvrstili senzore koji su mogli slati električne signale na osnovu uslova kao što je pritisak. Konačno, istraživači su povezali robotsku ruku sa Sorensenovom odsječenom rukom. Senzori u robotskoj ruci zauzimaju mjesto senzornih neurona u ljudskoj ruci, a elektrode umetnute u živce zamjenjuju nerve koji mogu prenositi električne signale u izgubljenoj ruci.

Nakon postavljanja i otklanjanja grešaka u opremi, istraživači su sproveli niz testova. Kako bi spriječili druge ometanje, Sorensenu su stavili povez preko očiju, pokrili mu uši i pustili ga da dodiruje samo robotskom rukom. Otkrili su da Sorensen ne samo da može procijeniti tvrdoću i oblik predmeta koje je dodirivao, već i razlikovati različite materijale, kao što su drveni predmeti i tkanina. Štaviše, manipulator i Sorensenov mozak su dobro koordinirani i reagujući. Tako da može brzo da prilagodi svoju snagu kada nešto podigne i da je drži mirno. "Iznenadilo me jer sam IZNENADA mogao osjetiti nešto što nisam osjetio posljednjih devet godina", rekao je Sorensen u video snimku Ecole Polytechnique u Lozani. "Kada sam pomerio ruku, mogao sam da osetim šta radim umesto da gledam šta radim."

Slična studija urađena je na Univerzitetu Case Western Reserve u Sjedinjenim Državama. Njihov predmet bio je Igor Spetić, 48, iz Madisona, Ohajo. Izgubio je desnu ruku kada je na njega pao čekić dok je pravio aluminijske dijelove za mlazne motore.

Tehnika koju koriste istraživači Univerziteta Case Western Reserve je otprilike ista kao tehnika koja se koristi na ECOLE Polytechnique u Lozani, s jednom važnom razlikom. Elektrode korištene na Ecole Polytechnique u Lozani probile su neurone u Sorensenovoj ruci u akson; Elektrode na Univerzitetu Case Western Reserve ne prodiru u neuron, već okružuju njegovu površinu. Prvi mogu proizvesti preciznije signale, dajući pacijentima složenije i nijansirane osjećaje.

Ali to ima potencijalne rizike i za elektrode i za neurone. Neki naučnici se brinu da bi invazivne elektrode mogle izazvati hronične nuspojave na neurone i da bi elektrode bile manje izdržljive. Međutim, istraživači u obje institucije uvjereni su da mogu prevladati slabosti svog pristupa. Spiderdick također proizvodi prilično precizan osjećaj odvajanja od brusnog papira, kuglica vate i kose. Istraživači na Ecole Polytechnique u Lozani, međutim, rekli su da su uvjereni u izdržljivost i stabilnost njihove invazivne elektrode, koja je trajala između devet i 12 mjeseci kod pacova.

Ipak, prerano je da se ovo istraživanje plasira na tržište. Osim izdržljivosti i sigurnosti, praktičnost senzorne protetike još uvijek je daleko od dovoljne. Sorenson i Specdick ostali su u laboratoriji dok se postavljala protetika. Njihove ruke, sa puno žica i naprava, nimalo ne liče na bioničke udove naučne fantastike. Silvestro Micera, profesor na Ecole Polytechnique u Lozani koji je radio na studiji, rekao je da će proći nekoliko godina prije nego što prve senzorne proteze, koje izgledaju kao normalne, budu mogle napustiti laboratoriju.

"Uzbuđen sam što vidim šta rade. Nadam se da će pomoći drugima. Znam da je za nauku potrebno mnogo vremena. Ako ja ne mogu da je koristim sada, ali sledeća osoba može, to je sjajno."

news

Vrijeme objave: 14.08.2021