Atklājumi.lv

Ceļā uz maņu-jutīgām roku protēzēm: bioniskais pirksts, kas ļauj sajust tekstūras

Zinātnieki jau ilgstoši strādā pie maņu-jutīgas rokas protēzes izveides ar mērķi uzlabot dzīves kvalitāti tiem cilvēkiem, kas nelaimes gadījumos zaudējuši vienu vai abas augšējās ekstremitātes. Tagad šāda bioniskā roka ir par soli tuvāk realitātei. Zinātnieku komanda no Šveices un Itālijas paziņojusi, ka viņi ir izstrādājuši mākslīgo pirksta galu, kas ļauj sajust virsmu tekstūru.

Jaunā izgudrojuma autori ir zinātnieku komanda no Šveices Federālā tehnoloģiju institūta Lozannā un Sant'Anna School of Advanced Studies universitātes (Itālija). Rezultāti publicēti žurnālā „eLife”.

Lai jaunizveidotais bioniskais pirksta gals ļautu sajust virsmas tekstūru, tas ir ķirurģiski jāsavieno ar amputētās rokas augšdaļas nerviem. Šī manipulācija ļauj mākslīgajā pirkstā iestrādāto sensoru radītos signālus noraidīt uz rokas nerviem, tā sniedzot informāciju par sajusto tekstūru.

Pagaidām skārienjūtīgo bionisko pirkstu izmēģinājis viens brīvprātīgais, Deniss Abo Sorensenss (Dennis Aabo Sørensen), vīrietis no Dānijas, kurš negadījumā ar uguņošanas raķetēm pirms vairāk nekā 10 gadiem zaudēja kreiso roku.

„Stimulācija, ko izjutu, radīja sajūtu, ka spēju just pats ar savu roku. „Spoku roka” man ļāva sajust tekstūru ar rādītājpirksta galu,” savās sajūtās pēc izmēģinājuma dalījies Deniss Sorensens.

Lai panāktu šo rezultātu, nervus Sorensena rokā ķirurģiski savienoja ar mākslīgo pirksta galu.

Pētnieki izveidoja vairākas dažāda raupjuma plastmasas virsmas, pār kurām ar īpašu mehānismu tika virzīta Sorensena mākslīgā pirksta gala kustība. Brīdī, kad pirksta gals pieskārās plastmasai, tajā iestrādātie sensori ģenerēja elektriskos signālus. Pēc tam tie tūlītēji tika pārveidoti nervu sistēmai saprotamā „valodā”, un šādā formātā tie visbeidzot tika piegādāti rokas nerviem.

Pēc eksperimenta noskaidrojās, ka bioniskais pirksta gals pētījuma dalībniekam ļāva atšķirt gludu un raupju tekstūru 96% gadījumu.

Izgudrojums tika izmēģināts arī uz cilvēkiem, kam rokas bija neskartas. Viņu gadījumā ķirurģiska iejaukšanās testa nolūkos nebija nepieciešama - taustes informāciju no bioniskā pirksta gala piegādāja caur tievām adatām, kas īslaicīgi caur ādu tika pievienotas rokas mediānajam nervam. Cilvēki ar neskartajām ekstremitātēm tekstūras spēja noteikt 77% gadījumu.

Neskatoties uz pozitīvajiem rezultātiem, rodas jautājums, vai informācija par pieskārienu no bioniskā pirksta ir līdzīga tai, ko gūstam no īsta pirksta? Lai to pārbaudītu, zinātnieki analizēja smadzeņu aktivitāti pētījuma dalībniekiem ar neskartajām ekstremitātēm. Vispirms smadzeņu aktivitāti fiksēja brīdī, kad tika izmantots mākslīgais pirksta gals, pēc tam – kad tekstūras pētījuma dalībnieki sajuta ar īsto pirkstu. Smadzeņu viļņu aktivitātes skenēšanas rezultāti parādīja, ka abos gadījumos aktivizējās analogi smadzeņu reģioni.

Šis gan nav pirmais solis ceļā uz maņu-jutīgas rokas protēzes izstrādi.

Pirms 2 gadiem, 2014.gadā jau iepriekšminētais Deniss Sorensens piekrita piedalīties līdzīgā eksperimentā ar rokas protēzi, kas ļāva sajust objektu formu un cietību. Arī toreiz rezultāti bija pozitīvi. Lai pārliecinātos par protēzes efektivitāti, aizsedza gan acis, gan ausis. Neskatoties uz to, Sorensens spēja pacelt un identificēt priekšmetus, kam pieskārās (to formu un to, vai objekts ir ciets vai mīksts). Tas nozīmēja, ka protēze darbojas.

Protams, līdz pilnvērtīgai maņu-jūtīgai rokas protēzei, līdzīgai tām, ko varam redzēt zinātniskās fantastikas filmās, vēl ejams tāls ceļš. Tomēr līdzšinējo eksperimentu iepriecinošie rezultāti mudina domāt, ka nākotnē zinātniekiem izdosies sasniegt nosprausto mērķi par maņu-jutīgo rokas protēzi, un ievērojami uzlabot dzīves kvalitāti tiem cilvēkiem, kas zaudējuši vienu vai abas augšējās ekstremitātes.

Avots:

actu.epfl.ch

Brīvpieejas materiāls. Pārpublicēt atļauts tikai ievērojot ŠOS NOTEIKUMUS.