Connecting Mind and Machine
Când îți pierzi folosința unui membru, chiar și cele mai simple sarcini zilnice se pot transforma într-o provocare. Dispozitivele de înaltă tehnologie pot ajuta la restabilirea independenței. Noile tehnologii fac posibilă chiar și conectarea minții la un membru artificial. Aceste membre artificiale se numesc dispozitive protetice bioniceDispozitive care înlocuiesc o parte a corpului.
„Pentru a recăpăta o parte din funcția pierdută, aveți nevoie de un fel de instrument sau tehnologie de asistență pentru a spori recuperarea sau pentru a restabili capacitatea anatomiei care lipsește acum”, spune dr. Nick Langhals, care supervizează cercetarea în domeniul ingineriei protetice sprijinită de NIH.
Această cercetare în plină evoluție are ca scop îmbunătățirea vieții oamenilor prin restabilirea atât a mișcării, cât și a senzației.
Controlul protetic
Dispozitivele protetice tradiționale folosesc un ham alimentat de corp pentru a controla un dispozitiv de mână. Acestea sunt ușor de utilizat. Cu o ridicare din umăr, mâna protetică sau cârligul se deschide. Cu eliberarea umărului, proteza se închide. Prin simțirea tensiunii cablului pe umeri, știți dacă proteza este deschisă sau închisă fără să vă uitați la ea.
Mâinile mai noi, motorizate, nu sunt la fel de ușor de învățat cum să le folosiți. Pentru a închide dispozitivul, vă contractați mușchii rămași în braț. Un senzor electric plasat peste acești mușchi detectează contracția și îi spune mâinii să se închidă. Deoarece mușchii originali care controlau mâna au dispărut, mușchii rămași trebuie reantrenați. Învățarea modului de a deschide și de a închide o mână protetică în acest mod necesită ceva timp. Și tot trebuie să urmăriți dispozitivul pentru a ști ce face.
Pentru a face ca utilizarea mâinilor motorizate să fie mai intuitivă, cercetătorii dezvoltă modalități de detectare a semnalelor electrice din creier și din nerviȚesuturi speciale care transportă semnale între creier și alte părți ale corpului. pentru a ajuta la controlul protezelor bionice avansate. Acest lucru poate fi realizat în mai multe moduri, cum ar fi prin implantarea unor senzori minusculi în părțile creierului care controlează mișcarea sau prin atașarea unor electrozi miciUneli care sunt folosite pentru a transporta electricitate către sau de la diferite părți ale corpului. la nervii amputați. În ambele cazuri, pacienții se gândesc pur și simplu la mișcarea mâinii lor, iar computerele o traduc în mișcările unei mâini protetice bionice.
Comunicare bidirecțională
Pentru a-și recăpăta sentimentul de plenitudine, o persoană cu un membru bionic trebuie să facă mai mult decât să controleze dispozitivul. Ea trebuie, de asemenea, să „simtă” ceea ce face acesta. Noile dispozitive bionice pot trimite senzații de la dispozitiv înapoi la creier. Acest lucru îi permite unei persoane cu un dispozitiv bionic să se simtă ca și cum și-ar folosi propriul membru.
„Cel mai important lucru în cercetarea pe care o facem este acest sentiment de plenitudine”, spune Dr. Paul Marasco, cercetător în inginerie biomedicală la Cleveland Clinic.
O modalitate de a ajuta o persoană să își simtă mâna protetică este de a muta nervii senzoriali rămași de la mâna amputată la pielea din partea superioară a brațului. Se pot folosi apoi roboți mici pentru a apăsa pe pielea din partea superioară a brațului atunci când mâna atinge ceva.
Echipa lui Marasco a conceput un sistem similar pentru a restabili și senzația de mișcare. Mâna bionică trimite semnale către un sistem de control computerizat din afara corpului. Calculatorul îi spune apoi unui mic robot purtat pe braț să trimită vibrații către mușchiul brațului. Aceste vibrații în profunzimea mușchiului creează o iluzie de mișcare care îi spune creierului când mâna se închide sau se deschide.
Echipa lui Marasco a testat acest sistem de feedback cu mai multe persoane care aveau o proteză de mână. Participanții la studiu au fost capabili să manevreze mâna bionică și să știe în ce poziție se afla aceasta la fel de bine ca și cu mâna lor naturală. Cu acest sistem de feedback, ei nu trebuiau să se uite la mâna bionică pentru a ști când aceasta era deschisă sau închisă, sau când întindea mâna spre un obiect.
„Le păcălim creierul să creadă că proteza este de fapt o parte a corpului lor”, spune Marasco. Acest progres exploatează în mod direct modul în care creierul simte mișcarea, ceea ce ajută la îmbunătățirea comunicării bidirecționale dintre dispozitivul protetic și minte.
Roboți purtabili
Echipele de cercetare încearcă, de asemenea, să ajute persoanele care și-au pierdut folosirea picioarelor. Prin purtarea unui dispozitiv robotic numit exoschelet, unele persoane cu paralizie a picioarelor au reușit să-și recâștige capacitatea de a merge.
Un grup condus de Dr. Thomas Bulea, inginer biomedical la Centrul Clinic NIH, a creat un exoschelet portabil pentru copiii cu paralizie cerebrală. Paralizia cerebrală este o afecțiune a creierului care face dificilă ținerea în picioare, echilibrul și mersul. Exoscheletul robotizat și motorizat schimbă modul în care copiii merg, ajutându-i să își îndrepte genunchii în puncte cheie din timpul ciclului de mers. În timp ce exoscheletul poate face mersul mai ușor, copiii trebuie să fie capabili să parcurgă cel puțin distanțe mici pe cont propriu pentru a-l folosi.
„Scopul final este într-adevăr ca o persoană să poarte acest lucru în afara laboratorului nostru, sau chiar în afara mediului clinic”, explică Bulea. „Pentru a face acest lucru, trebuie să aveți un sistem de control cu adevărat robust care să se asigure că robotul se comportă corect în toate tipurile de medii diferite.”
Echipa scrie acum un software astfel încât dispozitivul robotic să poată fi purtat în timp ce navighează printre denivelările din teren și alte condiții din lumea reală.
Căutarea dispozitivului potrivit
„Ceea ce încerc să subliniez oamenilor este că există o mulțime de instrumente și tehnologii potențiale la dispoziția noastră pentru a încerca să îi facem pe oameni mai buni, iar ei ar trebui să le exploreze și să ia în considerare posibilitatea de a le îmbrățișa”, spune Langhals.
Multe tipuri de dispozitive protetice sunt acum în curs de dezvoltare. Dacă doriți să găsiți un studiu clinic pentru a ajuta la testarea unuia, puteți căuta unul pe clinicaltrials.gov, o bază de date atât a studiilor susținute de NIH, cât și a altor studii din întreaga lume.
Dacă sunteți interesat să luați parte la un studiu, discutați cu medicul dumneavoastră despre posibilele riscuri și beneficii. Consultați caseta Adresați-vă medicului dumneavoastră pentru întrebări pe care să le puneți.
.
