At knække et æg er udfordrende - påfør for meget pres, og skallen sprækkes, påføres for lidt, og det går ikke i stykker. For amputerede er sådanne opgaver, der involverer ”helt rigtige” mængder af tryk næsten umulige på grund af kroppens manglende evne til at modtage feedback fra proteseanordninger. Nu hjælper ny forskning to mænd med amputationer til at føle taktil pres, et gennembrud, der en dag kunne ændre den måde, protesemaskiner fungerer med kroppen.
Relateret indhold
- Protese Limb 'ser', hvad brugeren ønsker at gribe
- En ny trådløs hjerneimplantation hjælper lammede aber med at gå. Mennesker kunne være næste.
Undersøgelsen, der i dag er offentliggjort i tidsskriftet Science Translational Medicine, beskriver en ny type protesearm, der integrerer berøringsfølende elektroder i kroppens nervesystem. Forskerne brugte enheden til at lære mere om, hvordan nervesystemet transmitterer information om taktil intensitet - intensiteten af berøring - til kroppen.
To mænd med amputationer var udstyret med det protesiske system, der inkluderer tryksensorer på den protetiske hånd og en stimulator, der overfører denne trykinformation til manchetter af elektroder implanteret omkring tre sæt nerver, der styrer håndbevægelsen. Når mændene bruger deres protesehænder, sender de elektriske impulser med information om pres direkte til de håndkontrollerende nerver, som igen stimulerer hjernen. Hjernen fortolker derefter intensitetsinformationen sendt af elektroderne.
Under en række tests fandt forskerne, at deres forsøgspersoner kan differentiere 20 niveauer af taktil intensitet. Ikke kun var de i stand til at skelne mellem lignende intensitetsniveauer, men de var også i stand til at bedømme berøringsintensitet og sammenligne og endda matche den til den samme intensitet på den ikke-protetiske hånd.
I betragtning af at mændene ikke har nervefibre i deres protese, er disse resultater en stor ting. Men endnu vigtigere brugte forskerne deres observationer til at bestemme, hvordan neurale reaktioner på berøring faktisk fungerer.
Disse eksperimenter antyder, at når det kommer til neuroner, der er aktiveret ved berøring, leverer både skydehastigheden og det aktiverede antal oplysninger om, hvad der sker. Disse oplysninger åbner mulige måder, hvorpå fremtidige proteser bedre kan inkorporere taktile oplysninger, hvilket ville være et kupp for amputerede.
”Når du mister din følelse af berøring, er du nødt til at bruge en af de andre sanser til at etablere en forbindelse til det objekt, du samler op, ” Jared Howell, direktør for ortopædi og protetik ved Baylor College of Medicine, som ikke var involveret i undersøgelsen, fortæller Smithsonian.com.
Howell, der arbejder med amputerede i sin kliniske praksis og leder forskningen for at skabe bedre proteser, siger, at amputerede er tvunget til at stole på synet i stedet for berøring, hvilket derefter forhindrer dem i at deltage fuldt ud i andre aktiviteter, der kræver deres sans. ”De mister faktisk et niveau af uafhængighed og et funktionsniveau, som de ellers ville have, ” siger han.
I fremtiden håber forskerne at bruge deres arbejde som et fundament til forskning, der kunne muliggøre bedre proteser eller endda give robotter mulighed for at overføre taktil information til mennesker. Men i øjeblikket tillader de eksperimentelle proteser to mænd at udføre komplekse drejebænkearbejde, gå hunde og ja, knække æg - opgaver, der engang virkede uovervindelige med relativt klodsede, ikke-neurale proteser.
”Vi vil aldrig gendanne ægte funktion, før vi får hjernen til at interagere med det protesiske system, ” siger Howell. Den nyligt annoncerede forskning kan være et vigtigt skridt på den vej - det vil sige, hvis denne teknologi i sidste ende er tilgængelig for mere end to personer.
I mellemtiden vil forskere fortsætte med at knække koden for, hvordan kroppen interagerer med dens følelse af berøring, en neuron (og et æg) ad gangen.
