Propojení mysli a stroje
Když ztratíte schopnost používat končetinu, mohou se i ty nejjednodušší každodenní úkony změnit v problém. High-tech zařízení mohou pomoci obnovit nezávislost. Nové technologie dokonce umožňují propojit mysl s umělou končetinou. Tyto umělé končetiny se nazývají bionické protézyZařízení, která nahrazují část těla.“
„Abyste získali zpět část ztracené funkce, potřebujete nějaký pomocný nástroj nebo technologii, která buď zlepší zotavení, nebo obnoví schopnost anatomie, která nyní chybí,“ říká dr. Nick Langhals, který dohlíží na výzkum protetického inženýrství podporovaný NIH.
Tento rychle se rozvíjející výzkum si klade za cíl zlepšit životy lidí obnovením pohybu i citu.
Ovládání protéz
Tradiční protetická zařízení využívají k ovládání ručního zařízení postroj poháněný tělem. Ty se snadno používají. Pokrčením ramene se protéza ruky nebo hák otevře. Uvolněním ramene se protéza zavře. Díky pocitu napnutí kabelu přes ramena poznáte, zda je protéza otevřená nebo zavřená, aniž byste se na ni podívali.
Nové, motoricky ovládané ruce není tak snadné naučit se používat. Chcete-li zařízení zavřít, stáhnete zbývající svaly na paži. Elektrický senzor umístěný nad těmito svaly detekuje kontrakci a řekne ruce, aby se zavřela. Protože původní svaly, které ruku ovládaly, zmizely, je třeba zbylé svaly přeškolit. Naučit se tímto způsobem otevírat a zavírat protetickou ruku nějakou dobu trvá. A stále musíte zařízení sledovat, abyste věděli, co dělá.
Aby bylo používání motorizovaných rukou intuitivnější, vědci vyvíjejí způsoby, jak detekovat elektrické signály v mozku a nervySpeciální tkáně, které přenášejí signály mezi mozkem a ostatními částmi těla. pomoci ovládat pokročilé bionické protézy. Toho lze dosáhnout mnoha způsoby, například implantací malých senzorů do částí mozku, které ovládají pohyb, nebo připojením malých elektrodNástroje, které se používají k vedení elektřiny do různých částí těla nebo z nich. k amputovaným nervům. V obou případech pacienti jednoduše myslí na to, že pohybují rukou, a počítače to převádějí na pohyby bionické protézy.
Obousměrná komunikace
Chce-li člověk s bionickou končetinou znovu získat pocit celistvosti, musí dělat víc než jen ovládat zařízení. Musí také „cítit“, co dělá. Nová bionická zařízení mohou vysílat vjemy ze zařízení zpět do mozku. Díky tomu má člověk s bionickým zařízením pocit, že používá svou vlastní končetinu.
„Nejdůležitější na výzkumu, který provádíme, je tento pocit celistvosti,“ říká Dr. Paul Marasco, výzkumný pracovník v oblasti biomedicínského inženýrství na Clevelandské klinice.
Jedním ze způsobů, jak pomoci člověku cítit svou protetickou ruku, je přesunout zbývající smyslové nervy z amputované ruky do kůže ramene. Pomocí malých robotů pak můžete tlačit na kůži horní části paže, když se ruka něčeho dotýká.
Marascův tým vymyslel podobný systém, jak obnovit i pocit pohybu. Bionická ruka vysílá signály do počítačového řídicího systému mimo tělo. Počítač pak řekne malému robotu, který se nosí na ruce, aby vysílal vibrace do svalů ruky. Tyto vibrace hluboko ve svalu vytvářejí iluzi pohybu, která mozku říká, kdy se ruka zavírá nebo otevírá.
Marascův tým testoval tento systém zpětné vazby s několika lidmi, kteří měli protézu ruky. Účastníci studie byli schopni ovládat bionickou ruku a poznat, v jaké poloze se nachází, stejně dobře jako se svou přirozenou rukou. Díky tomuto systému zpětné vazby se nemuseli dívat na bionickou ruku, aby věděli, kdy je otevřená nebo zavřená nebo kdy sahá po nějakém předmětu.
„Oklameme jejich mozek, aby věřil, že protéza je vlastně součástí jejich těla,“ říká Marasco. Tento pokrok se přímo napojuje na způsob, jakým mozek vnímá pohyb, což pomáhá zlepšit obousměrnou komunikaci mezi protetickým zařízením a myslí.
Nositelní roboti
Výzkumné týmy se také snaží pomoci lidem, kteří ztratili schopnost používat nohy. Díky nošení robotického zařízení zvaného exoskeleton se některým lidem s ochrnutou nohou podařilo znovu získat schopnost chodit.
Skupina vedená Dr. Thomasem Buleou, biomedicínským inženýrem z klinického centra NIH, vytvořila nositelný exoskeleton pro děti s dětskou mozkovou obrnou. Dětská mozková obrna je porucha mozku, která ztěžuje rovné stání, rovnováhu a chůzi. Motorizovaný robotický exoskeleton mění způsob chůze dětí tím, že jim pomáhá narovnat kolena v klíčových bodech cyklu chůze. I když exoskelet může usnadnit chůzi, děti musí být schopny se samy pohybovat alespoň na malé vzdálenosti, aby ho mohly používat.
„Konečným cílem je opravdu to, aby ho člověk nosil i mimo naši laboratoř nebo dokonce mimo klinické prostředí,“ vysvětluje Bulea. „K tomu je třeba mít opravdu robustní řídicí systém, který zajistí, že se robot bude chovat správně ve všech různých typech prostředí.“
Tým nyní píše software, aby bylo možné robotické zařízení nosit při pohybu po nerovnostech v terénu a v dalších reálných podmínkách.
Najít to správné zařízení
„Snažím se lidem zdůraznit, že máme k dispozici spoustu potenciálních nástrojů a technologií, kterými se můžeme pokusit lidem pomoci, a že by je měli prozkoumat a zvážit jejich přijetí,“ říká Langhals.
V současné době se vyvíjí mnoho typů protetických zařízení. Pokud byste chtěli najít klinickou studii, která by vám pomohla některou z nich otestovat, můžete si ji vyhledat na stránkách clinicaltrials.gov, což je databáze studií podporovaných NIH i jiných studií po celém světě.
Pokud máte zájem o účast ve studii, poraďte se se svým lékařem o možných rizicích a výhodách. Otázky, které můžete položit, naleznete v rámečku Zeptejte se svého lékaře.
