Подписаться на новости
  • Сенатор
  • ООО "Ай Вао"
  • Proceedings of the International Conference Biomedical Innovations for Healthy Longevity
  • Активное долголетие
  • Vitacoin

Виброотклик в протезах

Новый способ улучшить контроль за бионическими конечностями

Иван Сычев, Geektimes

Протезы на протяжении своей истории становились всё более сложными: бионические руки выполняют различные хваты, колени самостоятельно сгибаются и разгибаются с усилием, упрощая ходьбу по лестнице. Но до сих пор одной из самых важных проблем остаётся отсутствие обратной связи. Ампутантам приходится ориентироваться в основном на зрение, поэтому использовать протез в темноте или для поиска предметов в рюкзаке – не самое эффективное занятие.

Группа учёных из Кливлендской клиники представила новый способ получения обратной связи от протезов, основанный на вибрации в мышцах у протезированной конечности. В течение нескольких минут, как утверждают исследователи, три ампутанта начали более эффективно использовать протезы рук. 

Prosthetic-heading.jpeg

Исследователи под руководством Пола Мараско (Paul D. Marasco) разработали нейро-машинный интерфейс, передающий в мышцы вибрации для улучшения контроля протезированными конечностями. Система симулирует кинестезию – чувство положения тела и движения конечностей, усилий, силы и тяжести. Учёные считают этот подход наиболее эффективной стратегией повышения эффективности использования протезов и улучшения качества жизни пациентов. 

Среднестатистический здоровый человек способен выполнять различные движения, контролировать свои действия в темноте или с закрытыми глазами. Благодаря проприорецепторам в наших мышцах, связках, суставах, мы знаем, где в конкретный момент находится наша рука или нога, способны спрогнозировать движение к конечной точке и изменить какие-либо параметры для её достижения – например, увеличить силу. В случае с протезом человек ориентируется только на зрение, что снижает эффективность устройства. 

«Из-за отсутствия обратной связи оперировать предметами в темноте невозможно. Мне нужно видеть предмет, чтобы взять его. Когда его не видно – нельзя понять, где он находится. По весу в принципе можно почувствовать. Поэтому есть надежда на искусственную кожу и другие разработки в области обратной связи», – рассказывал Константин Дебликов, владелец бионических протезов BeBeonic и MyoFacil, в интервью Geektimes.

В исследовании, которое провёл Пол Мараско, приняли участие люди с ампутированными руками, использующие инвазивные протезы рук – аппараты, подключённые к непосредственно к нервам конечности, позволяют управлять ими интуитивно с помощью сигналов из мозга. Во время эксперимента учёные установили вибрирующие устройства на культях: вибрации создавали иллюзию кинестезии. Устройство позволяло не просто «чувствовать», как сжимается или разжимается хват, но и помогало интуитивно управлять протезом без необходимости постоянно смотреть на него. Эффективность повышалась, когда к этому процессу добавляли зрение. 

По словам руководителя группы, Пола Мараско, учёные знают о способности вибраций в мышцах создавать иллюзию кинестезии с 1970-х годов. Но его команда поражена тем, насколько сильно этот приём действует на пациентов. 

Кроме улучшения контроля за конечностью, обратная связь играет ещё одну важную роль: она призвана устранить чувство чужеродности. «Потеряв конечность, ты не только теряешь физически часть себя, ты также теряешь часть духовной составляющей», – говорит Джейкоб Джордж, автор другого исследования, проведённого в 2017 году. Тогда контролируемый мыслью протез помог восстановить 100 реалистичных тактильных ощущений.

Датчики, установленные в протезе, отправляют информацию в мозг через два имплантированных устройства. Мозг преобразует их в чувства давления, вибрации и движения. Это позволяет обмануть мозг и заставить его думать, что конечность действительно принадлежит этому телу.

На фотографии ниже – один из участников эксперимента держит и чувствует руку жены с помощью экспериментального бионического протеза.

Prosthetic-heading1.jpg

Научная работа опубликована в журнале Science Transplantational Medicine в мае 2018 года (Marasco et al., Illusory movement perception improves motor control for prosthetic hands).

Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru


Читать статьи по темам:

бионика протезирование интерфейс мозг-компьютер Версия для печати
Ошибка в тексте?
Выдели ее и нажми ctrl + enter
назад

Читать также:

Механическая рука передаёт ощущения парализованной

Американские ученые разработали нейроинтерфейс, который позволил полностью парализованному человеку осязать предметы с помощью протеза.

читать

Олимпиада киборгов

Первая в истории Олимпиада для киборгов (Цюрих, октябрь 2016) предназначена для людей с ограниченными возможностями, которые вынуждены использовать протезы различного вида.

читать

Нейротехнологии возвращают парализованным людям осязание

28-летний пациент, который парализован уже более десяти лет (причина – повреждение спинного мозга), снова может «осязать» различные объекты. Это стало возможным благодаря протезу руки, подключенной к мозгу человека

читать

Интернет станет частью нашей ДНК

В голове художника Нила Харбиссона, страдающего от цветовой слепоты, – вживленная антенна, которая преобразует окружающие его цвета в звуки. С этой антенной он живет уже десять лет и не выключает ее даже тогда, когда отправляется спать.

читать

А вы хотели бы стать киборгом?

Энтузиазм учёных относительно нашего киборгизированного будущего далеко не всегда вызывает энтузиазм у обычных людей. Причём одно дело протез, и совсем другое, когда нам обещают массово что-то имплантировать в мозг.

читать