Forbindelse mellem sind og maskine
Når man mister brugen af et lem, kan selv de enkleste daglige opgaver blive en udfordring. Højteknologisk udstyr kan hjælpe med at genoprette uafhængigheden. Nye teknologier gør det endda muligt at forbinde sindet med et kunstigt lem. Disse kunstige lemmer kaldes bioniske proteserAnordninger, der erstatter en kropsdel.
“For at få noget af den tabte funktion tilbage, har man brug for en form for hjælpemiddel eller teknologi til enten at forbedre genopretningen eller genoprette kapaciteten i den anatomi, der mangler nu,” siger dr. Nick Langhals, der fører tilsyn med NIH-støttet forskning i proteseteknik.
Denne hurtige forskning har til formål at forbedre menneskers liv ved at genskabe både bevægelse og følelse.
Protesekontrol
Traditionelle proteser bruger en kropsdrevet sele til at styre en håndapparat. Disse er nemme at bruge. Med et skuldertræk åbner protesens hånd eller krog sig med et skuldertræk. Når du slipper skulderen, lukker protesen sig. Gennem følelsen af kablets spænding over dine skuldre ved du, om protesen er åben eller lukket uden at se på den.
Nyere, motoriserede hænder er ikke så nemme at lære at bruge. For at lukke apparatet trækker du de resterende muskler i din arm sammen for at lukke den. En elektrisk sensor, der er placeret over disse muskler, registrerer sammentrækningen og fortæller hånden, at den skal lukke. Da de oprindelige muskler, der styrede hånden, er væk, skal de resterende muskler genoptrænes. Det tager noget tid at lære at åbne og lukke en håndprotese på denne måde. Og du skal stadig holde øje med apparatet for at vide, hvad det gør.
For at gøre motoriserede hænder mere intuitive at bruge er forskere ved at udvikle metoder til at registrere de elektriske signaler i din hjerne og nerverSpecielle væv, der transporterer signaler mellem din hjerne og andre dele af din krop. for at hjælpe med at styre avancerede bioniske proteser. Dette kan gøres på mange måder, f.eks. ved at implantere små sensorer i de dele af hjernen, der styrer bevægelser, eller ved at fastgøre små elektroderVærktøjer, der bruges til at føre elektricitet til eller fra forskellige dele af kroppen. til de amputerede nerver. Uanset hvad, tænker patienterne blot på at bevæge deres hånd, og computere oversætter det til bevægelserne i en bionisk håndprotese.
To-vejs kommunikation
For at genvinde en følelse af helhed skal en person med et bionisk lem gøre mere end at styre apparatet. De har også brug for at “føle”, hvad den gør. Nye bioniske anordninger kan sende følelser fra anordningen tilbage til hjernen. Det giver en person med en bionisk anordning mulighed for at føle, at han/hun bruger sit eget lem.
“Det vigtigste i den forskning, vi laver, er denne følelse af helhed”, siger Dr. Paul Marasco, forsker i biomedicinsk teknik på Cleveland Clinic.
En måde at hjælpe en person med at føle sin protesehånd på er at flytte de resterende sensoriske nerver fra den amputerede hånd til huden på overarmen. Man kan så bruge små robotter til at trykke på huden på overarmen, når hånden rører ved noget.
Marascos team har udtænkt et lignende system til også at genoprette følelsen af bevægelse. Den bioniske hånd sender signaler til et computerstyret kontrolsystem uden for kroppen. Computeren fortæller derefter en lille robot, der bæres på armen, at den skal sende vibrationer til armens muskel. Disse vibrationer dybt inde i musklen skaber en illusion af bevægelse, der fortæller hjernen, hvornår hånden lukker eller åbner sig.
Marascos hold testede dette feedback-system med flere personer, der havde en håndprotese. Deltagerne i undersøgelsen var i stand til at betjene den bioniske hånd og vide, hvilken position den var i, lige så godt som med deres naturlige hånd. Med dette feedbacksystem behøvede de ikke at se på den bioniske hånd for at vide, hvornår den var åben eller lukket, eller hvornår den rakte ud efter en genstand.
“Vi narrer deres hjerne til at tro, at protesen faktisk er en del af deres krop,” siger Marasco. Dette fremskridt går direkte ind på den måde, hvorpå hjernen opfatter bevægelse, hvilket er med til at forbedre den tovejskommunikation mellem protesen og hjernen.
Bærbare robotter
Forskerhold forsøger også at hjælpe mennesker, der har mistet brugen af deres ben. Ved at bære en robotanordning kaldet et exoskelet har nogle mennesker med benlammelse været i stand til at genvinde evnen til at gå.
En gruppe under ledelse af Dr. Thomas Bulea, en biomedicinsk ingeniør ved NIH Clinical Center, har skabt et bærbart exoskelet til børn med cerebral parese. Cerebral parese er en hjernelidelse, der gør det svært at stå oprejst, balancere og gå. Det motoriserede, robotbaserede exoskelet ændrer den måde, børnene går på, ved at hjælpe dem med at rette knæene op på vigtige punkter i gangcyklussen. Selv om exoskelettet kan gøre det lettere at gå, skal børnene være i stand til at navigere i det mindste små afstande på egen hånd for at kunne bruge det.
“Det ultimative mål er virkelig at få en person til at bære dette uden for vores laboratorium eller endda uden for de kliniske omgivelser”, forklarer Bulea. “For at gøre det skal man have et virkelig robust kontrolsystem, der sikrer, at robotten opfører sig korrekt i alle forskellige slags miljøer.”
Teamet er nu i gang med at skrive software, så robotten kan bæres, mens den navigerer rundt i ujævnheder i terrænet og andre forhold i den virkelige verden.
Finding the Right Device
“Det, jeg forsøger at understrege over for folk, er, at der er mange potentielle værktøjer og teknologier til vores rådighed for at forsøge at gøre folk bedre, og de bør udforske dem og overveje at tage dem til sig,” siger Langhals.
Mange typer proteser er nu under udvikling. Hvis du gerne vil finde en klinisk undersøgelse for at hjælpe med at teste en sådan, kan du søge efter en på clinicaltrials.gov, en database med både NIH-støttede og andre undersøgelser rundt om i verden.
Hvis du er interesseret i at deltage i en undersøgelse, skal du tale med din læge om de mulige risici og fordele. Se boksen Spørg din læge for spørgsmål, du kan stille.
