Инженеры и врачи Кливлендской клиники разработала бионическую систему, которая сочетает в себе интуитивно понятное управление движением с ощущением прикосновения и движения руки, как у здорового человека.
Это первая система для протеза руки, которая тестирует все три сенсорные и моторные функции в нейро-машинном интерфейсе одновременно. Она сочетает в себе три важные функции: интуитивное управление моторикой, кинестезию прикосновения и захвата, интуитивное ощущение открытия и закрытия руки.
Нейро-машинный интерфейс соединяется с нервами конечностей пользователя. Это позволяет пациентам посылать нервные импульсы от своего мозга к протезу, когда они хотят его использовать или перемещать, а также получать физическую информацию из окружающей среды и передавать ее обратно в мозг через свои нервы.
Двунаправленная обратная связь и контроль искусственной руки позволили участникам исследования выполнять задачи с такой же точностью, как люди без инвалидности.
При целевой сенсорной реиннервации (то есть восстановлении нервных соединений) прикосновение к коже маленькими роботами активирует сенсорные рецепторы, которые позволяют пациентам ощущать прикосновения.
При целевой реиннервации моторики, когда пациенты думают о движении своих конечностей, мышцы взаимодействуют с компьютеризированным протезом, чтобы двигаться таким же образом. Кроме того, маленькие мощные роботы вызывают вибрацию кинестетических сенсорных рецепторов в тех же мышцах, что помогает владельцам протезов чувствовать, что их рука движется.
Исследователи протестировали новую бионическую конечность на двух пациентах, у которых ампутированы верхние конечности. С новой искусственной рукой и передовыми инструментами оценки исследователи смогли увидеть, что мозг и поведенческие стратегии участников исследования изменились – пациенты двигали искусственной рукой так же, как если бы у них была естественная рука. Им больше не нужно было следить за своим протезом, они могли находить вещи не глядя, на ощупь.
Результаты работы опубликованы в Science Robotics.
