Precizno podešeni interfejs mozak-kompjuter čini protetičke udove realističnijim

Verovatno možete obaviti ogroman broj zadataka pomoću svojih šaka ne gledajući u njih. Međutim, ako navučete rukavice koje prigušuju vaše čulo dodira, mnogi od tih jedostavnih zadataka postaju frustrirajući. Odstranite propriocepciju – sposobnost osećaja relativnog položaja i kretanja vašeg tela – možda ćete čak polomiti neki predmet ili se povrediti.

„Većina ljudi nije svesna koliko često se oslanjaju na dodir umesto na vid – tipkanje, šetanje, podizanje neke mlitave čase s vodom“, kaže Čarls Grinspon, neuronaučnik sa Čikaškog univerziteta. „Ako ne možete da osećate, morate neprestano posmatrati šaku dok radite bilo šta, a i dalje postoji rizik od prosipanja, gnječenja ili ispuštanja predmeta“.

Preporučujemo

Grinspon i saradnici su nedavno objavili radove o velikom napretku tehnologije za rešavanje upravo tog problema: direktna, pažljivo vremenski određena električna stimulacija mozga koja može reprodukovati taktilne povratne informacije radi preciznog „osećaja“ protetičkih šaka.

Naučnici i inženjeri godinama dizajniraju, konstruišu, implementiraju i usavršavaju interfejse mozak-kompjuter i robotske protetičke ruke u cilju obnavljanja motorne kontrole i osećaja.

Pristup protetičkom osećaju uključuje postavljanje malenih elektroda u delove mozga odgovorne za kretanje i osećaj šake. S jedne strane, osoba može da pomeri robotsku ruku jednostavno razmišljajući o pokretu, a s druge strane senzori na robotskom udu mogu izazvati pulseve električne aktivnosti, intrakortikalne mikrostimulacije, u delu mozga posvećenom dodiru.

Tokom otprilike deset godina, ova stimulacija centra za dodir mogla je da obezbedi samo prost osećaj kontakta na različitim mestima šake. Mogli smo da izazovemo osećaj da dodirujete nešto, ali je to uglavnom bio samo signal „uključeno-isključeno“, i često je bio prilično slab i teško se moglo reći gde na šaci je došlo do kontakta, objašnjava Grinspon.

Napredovanje veštačkog dodira

Istraživači su se fokusirali na osiguravanje da električno izazvani osećaji dodira budu stabilni, precizno lokalizovani i dovoljno jaki da bi bili korisni za svakodnevne zadatke.

Šaljući kratke pulseve individualnim elektrodama u centrima za dodir u mozgovima učesnika studije i beležeći njihove odgovore gde i koliko jako su osetili svaku stimulaciju, istraživači su napravili detaljnu „mapu“ oblasti mozga koje odgovaraju određenim delovima šake.

Testiranje je pokazalo da kad su dve blisko postavljene elektrode stimulisane zajedno ljudi osećaju jači, jasniji dodir, što može poboljšati njihovu sposobnost da lociraju i odmere pritisak na odgovarajućem delu šake.

Takođe su izvedeni detaljni testovi radi potvrđivanja da ista elektroda dosledno stvara osećaj koji se odnosi na specifičnu lokaciju.

Sa praktične tačke gledišta, bilo koji klinički uređaj bi trebalo da bude dovoljno stabilan da se pacijent oslanja na njega u svakodnevnom životu. Elektroda koja stalno menja svoju „lokaciju dodira“ ili proizvodi nedosledne senzacije bila bi frustrirajuća i zahtevala čestu rekalibraciju.

Dugoročna doslednost, pak, mogla bi omogućiti korisnicima proteza da razviju poverenje u motornu kontrolu i osećaj dodira, kao u prirodnim udovima.

Istraživači se nadaju da će sa unapređenjem dizajna elektroda i hirurških modela pokrivenost šake postati još bolja, omogućavajući realističniju povezanost.

Već smo pokazali da čak jednostavne strategije stimulacije mogu da poprave sposobnost ljudi da kontrolišu robotske ruke putem mozga, kažu istraživači.

Motivacija za ovaj rad je unapređenje samostalnosti i kvaliteta života ljudi koji žive bez ekstremiteta ili sa paralizom. Obnova dodira je glavni deo restorativne neurotehnologije i radimo na proširenju pristupa na druge oblasti mozga.

Pristup takođe daje nadu za ljude sa drugim tipovima senzornog gubitka. U stvari, radi se i na proizvodnji implantata koji će obnoviti osećaj dodira nakon mastektomije.

Istraživači se približavaju budućnosti u kojoj protetički deo tela nije samo funkcionalno oruđe, već način za doživljavanje sveta.

(Telegraf Nauka/University of Chicago Medicine)