Создан сверхточный ручной протез, которым можно даже пуговицы застегивать

Создан сверхточный ручной протез Наука

Исследователи из Мичиганского университета разработали чрезвычайно точный ручной протез, настолько эффективный, что его можно использовать для застегивания пуговиц на рубашках. Работа ученых говорит о новом поколении управляемых разумом протезов и дают пациентам возможность лучше манипулировать бионическими конечностями.

Физически здоровый человек выполняет свою повседневную деятельность без особых усилий и не думая о нервной сети, необходимой для движения его пальцев или рук. Метод, разработанный исследователями Мичиганского университета, позволяет продолжать наслаждаться этим блаженным невежеством, даже если кто-то потерял конечность. Все, что нужно, это алгоритм обучения и несколько пересаженных мышц.

Новое качество в протезировании

Новая технология, описанная в статье, опубликованной в журнале Science Translational Medicine, кажется более эффективной, чем предыдущие попытки объединить деятельность мозга с движением протезов. Ученые достигли этого благодаря новой процедуре, которая позволяет укрепить нервные сигналы и улучшить связь с бионической рукой.

Новый метод включает расщепление нервных пучков на более мелкие волокна, которые позволяют более точно контролировать и усиливать сигналы, проходящие через нервы. Этот подход включает в себя пересадку небольшого фрагмента мышц бедра и использование алгоритмов машинного обучения, заимствованных из интерфейсов мозг-компьютер. Он работает как мегафон для нервов, позволяя участникам совершать точные движения, например поднимать небольшой предмет или застегивать молнию.

«Это самый большой прогресс для людей с ампутированными конечностями за многие годы», — сказал Пол Седерна, один из авторов публикации. — Мы разработали методику, которая позволяет точно и интуитивно контролировать пальцы протезов с помощью нервов, остающихся в конечности пациента. Благодаря этому мы смогли обеспечить самый совершенный контроль протеза, который когда-либо видел мир, — добавил он.

Незаменимые алгоритмы

Как признали исследователи, контроль протезирования интуитивно понятен и не требует обучения. — Работает сразу. Вы можете заставить протезную руку делать много вещей, но это не значит, что человек управляет этим интуитивно. Разница в том, что с первой попытки это работает только над самой мыслью об этом, и это наш подход, — сказала Синди Честек, соавтор исследования. — Наш подход сработал уже с первой попытки. Участникам экспериментов не пришлось учиться. Все обучение осуществляется в наших алгоритмах. Это отличает нас от других подходов, — отметила она.

Джо Хэмилтон, потерявший руку в результате несчастного случая с фейерверком в 2013 году, признал, что методика, предложенная учеными Мичиганского университета, заставила его почувствовать, как будто у него снова появилась рука. — Этим протезом вы можете делать все как настоящей рукой. Это восстанавливает ощущение нормальности, — подчеркнул Гамильтон.

Одним из главных препятствий для протезирования, контролируемого разумом, является получение сильного и стабильного нервного сигнала для «подпитки» бионической конечности. Некоторые исследовательские группы направлены на первоисточник — мозг. Это необходимо при работе с парализованными людьми. Но с другой стороны, это инвазивный и высокий риск.

Укрепление нервных сигналов

Мичиганская команда придумала совершенно другой путь. Мышцы, взятые с бедра, обернуты вокруг нервных окончаний в руках участников эксперимента. Таким образом, поврежденные нервы получили новую ткань, к которой они могли прикрепиться. Исследователи отметили, что это лечение предотвращает образование невром и дает нервам уже упомянутый мегафон, то есть усиливает нервные сигналы.

Во время экспериментов двум пациентам были имплантированы электроды для мышечных трансплантатов, и они были способны записывать нервные сигналы и передавать их на протез конечности в режиме реального времени. — В этом случае мышца действует как биологический усилитель и вызывает повышение напряжения в 10-100 раз. Я думаю, можно с уверенностью сказать, что это самые большие нервные сигналы, зарегистрированные на сегодняшний день у людей », — сказал Честек.

— 5 или даже 50 мкВ могут быть получены с другими подходами. Используя биологический усилитель, мы увидели первые милливольтные сигналы. Это открывает совершенно новую возможность для людей, использующих протез верхней конечности, — добавила она. А это значит более точные ходы.

Команда исследователей признала, что текущие результаты являются результатом 12 лет работы. Обнаружение, как усилить нервные сигналы, будет иметь далеко идущие последствия для протезирования. — Мы надеемся, что однажды он станет широко доступным. Эта техника в принципе применима к каждой ампутированной части тела, — подчеркнула она.

Оцените статью
Добавить комментарий