Создан сверхточный ручной протез, которым можно даже пуговицы застегивать – Портал новостей
Создан сверхточный ручной протез

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.

от admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *